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山口 太樹; 河野 康則; 藤枝 浩文; 栗原 研一; 杉原 正芳*; 草間 義紀
Plasma Physics and Controlled Fusion, 50(4), p.045004_1 - 045004_15, 2008/04
国際熱核融合実験炉(ITER)における安全係数の分布計測にポロイダル偏光計測装置が用いられる。ポロイダル偏光計測装置は、レーザー光をプラズマ中に入射し、透過レーザー光の偏光面のファラデー回転角を検出するものであるが、ポート部の幾何学的な形状からレーザー視線数は15チャンネル程度に制限される。本研究では、十分な精度で安全係数分布を得るため、限られた視線数の最適配置に関する研究を行った。最外殻磁気面形状とポロイダル偏光計測装置のみの情報から安全係数分布を同定可能な平衡再構築コードを開発し、ITER運転シナリオとして予測されている平衡に対し再構築を行った。その結果、誘導運転シナリオの燃焼フェーズを解析対象とした場合、プラズマ周辺に視線がない場合には磁気軸での安全係数に35%の誤差が生じたが、上部ポートの視線をプラズマ周辺領域に配置することにより、3%の誤差にまで改善した。この視線配置を非誘導運転シナリオの燃焼フェーズ及び誘導運転シナリオのプラズマ電流3.5MAフェーズに適用した場合にも、大きな精度の劣化が生じないことを示した。
岡本 征晃*; 平石 剛大*; 大野 哲靖*; 高村 秀一*; 仲野 友英; 河野 康則; 小関 隆久; 杉原 正芳
Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 31F, 4 Pages, 2007/00
トカマクプラズマのディスラプション時に真空容器にかかる電磁力を推定するにはプラズマ電流の減衰時間を正確に定めることが重要で、L/Rモデルによるとそれは電子温度の3/2乗に比例する。ディスラプション発生時には莫大な熱負荷がかかるためラングミュアプローブを挿入して電子温度を定めることは困難である。そこでわれわれは電子温度に敏感な中性ヘリウムの発光線を高時間分解で測定する方法を提案する。分光器では観測光を3分岐しそれぞれバンドパスフィルターを用いて分光し光電子増倍管を用いて計数する。この3本の発光線の強度比を衝突放射モデルによって解析する。この手法を幾つかのプラズマ装置で試し、ラングミュアプローブによる測定値と比較することで妥当性が確認された。ここではJT-60Uのディスラプション発生時の電子温度の時間変化を測定する。
Koubiti, M.*; 仲野 友英; Capes, H.*; Marandet, Y.*; Mouret, L.*; Rosato, J.*; Stamm, R.*
Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 31F, 4 Pages, 2007/00
JT-60Uの非接触ダイバータプラズマで高波長分解能分光器によって観測されたC IV(n=6-7)のスペクトル形状は裾野がなだらかに広く拡がり、ドップラー拡がりに対応するガウス型関数ではよく再現されなかった。拡がりの形状,高い電子密度、及び高励起状態からの発光線であることから、この拡がりの要因は上記のドップラー効果に加えてシュタルク効果であると考えられる。このスペクトル線の形状を解析するために、シュタルク効果を取り入れたコードを開発した。このコードに必要な基礎的な原子構造データはCOWANコードにより計算された。この解析により、ドップラー拡がりから温度が、シュタルク拡がりから密度が同時に定められる。
永島 芳彦*; 伊藤 公孝*; 藤澤 彰英*; 伊藤 早苗*; 矢木 雅敏*; 星野 克道; 篠原 孝司; 井戸 毅*; 三浦 幸俊; 江尻 晶*; et al.
Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 31F, 4 Pages, 2007/00
トカマクプラズマ中の流れである帯状流の測定を利用し、最外殻磁気面位置を測定する方法と、乱流密度揺動の測定により帯状流の性質を検証する方法についての最新成果について発表する。測地音波と呼ばれる振動帯状流は、閉じた磁気面の内部にのみ存在することを利用し最外殻磁気面の位置を測定でき、磁場平衡解析と比較して一致を得た。また、乱流密度揺動の包絡線が測地音波周波数で変調されていることを利用し乱流密度揺動のデータから帯状流の性質についてドリフト波-帯状流理論との比較を行い初期的整合性が得られた。
C from methane injection into outer divertor plasma in JT-60U信太 祐二; 正木 圭; 新井 貴; 逆井 章; 宮 直之; 田辺 哲朗*
Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 31F, 4 Pages, 2007/00
国際熱核融合実験炉(ITER)では、ダイバータ部に炭素材料が使用される。炭素材料はプラズマとの相互作用により損耗されやすく、損耗された炭素は真空容器内に堆積し再堆積層を形成する。堆積層には水素同位体が保持されやすく、燃料として用いられるトリチウムが多量に蓄積することが予測される。したがって、炉内の安全性や材料寿命の予測といった観点から、炭素不純物の輸送・再堆積機構の解明が必須である。そこでJT-60Uにおいて、損耗で発生する炭素不純物を模擬するCを炭素同位体ガス(CH
ガス)の形で外側ダイバータの一箇所からスクレイプオフ層に導入する実験を行い、トレーサーであるCが輸送によって壁表面に再堆積する分布を調べた。この結果、外側ダイバータ部で発生した炭素がプラズマ流によって下流側に輸送されること、プライベート領域では炭素が上流側から飛来すること、プラズマに当たらない場所にも中性粒子として飛来し堆積が起こること等、炭素輸送に関する新たな知見を得ることができた。また、プライベート領域を輸送され内側ダイバータ部に堆積する可能性が示唆された。
朝倉 伸幸; 川島 寿人; 清水 勝宏; 櫻井 真治; 藤田 隆明; 竹永 秀信; 仲野 友英; 久保 博孝; 東島 智; 林 孝夫; et al.
Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 31F, 4 Pages, 2007/00
JT-60SAでは最大41MWの入射パワーで100秒間の運転を予定して設計を進めている。一方、炭素繊維材を使用した強制冷却ダイバータ板への最大熱流負荷は15MW/m
であり、現在のトカマク装置を超えた大きな熱流を低減するダイバータ設計が必要となった。さらに、重水素運転を行うため、すべてのダイバータ要素をカセットに納められるよう小型化する必要がある。本発表では、おもに、ITER相似の主プラズマ配位で実験を行うため設計された下側ダイバータの物理設計についてシミュレーション結果を中心に述べる。一般に外側ダイバータへの熱流束が大きいため、ダイバータ板の角度を垂直にするとともにドーム部の排気溝の位置を高くした「V型形状」にすることにより、ストライク点付近の中性ガス圧が増加し非接触プラズマが生成しやすい設計とした。ガスパフを行うことによりダイバータ板への最大熱負荷は8MW/m程度まで低減できる。さらに、ガスパフを増加し放射損失が増加した場合、V型形状ダイバータでは、ストライク点を高くすることにより非接触ダイバータを接触ダイバータへ戻す制御が可能であることを示した。
5D Vlasov code GT5D井戸村 泰宏; 井田 真人; 徳田 伸二
Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 31F, 4 Pages, 2007/00
保存型ジャイロ運動論的トロイダル5次元ブラゾフコードGT5Dを開発した。このコードでは一般曲線座標系に拡張した保存型差分スキームとジャイロ運動論方程式の重要な性質である位相空間体積保存を厳密に満たす離散化手法の開発により、トーラス配位において高精度かつロバーストな長時間トカマク乱流シミュレーションが可能になった。コードの物理的検証を目的として線形ベンチマークテストを行いトロイダル粒子コードと一致する結果を得た。また、従来の粒子コードで問題となっていた粒子数保存やエネルギー保存といったジャイロ運動論方程式の第一原理が高精度に満たされることも確認した。
相羽 信行; 徳田 伸二; 小関 隆久
no journal, ,
周辺MHDモードの安定性に対するプラズマのアスペクト比の影響を数値的に調べた。一般に、アスペクト比を小さくすることは磁気井戸を深くすること及び磁気シアを大きくすることから圧力駆動型MHDモードを安定化すると考えられている。一方、周辺部ペデスタル領域ではブートストラップ電流が流れることにより圧力駆動モードの第二安定領域と呼ばれる領域に入るため、安定限界圧力勾配はピーリング・バルーニングモードと呼ばれるMHDモードの安定性によって制限されている。このモードの安定性は圧力勾配だけでなくプラズマ電流の影響も受けて決定される。そのためプラズマ周辺部に流れることのできる電流量はこのピーリング・バルーニングモードによって制限されてしまい、前述の第二安定領域へのアクセスが阻害される可能性がある。本研究では、アスペクト比の変化が周辺部MHD安定性に与える影響を、バルーニングモードの第二安定領域へのアクセス性の変化という観点から解析を行い、アスペクト比の減少が周辺部安定限界圧力勾配を低下させる可能性を明らかにした。
宮戸 直亮; 岸本 泰明; Li, J.*; 徳田 伸二
no journal, ,
電磁的イオン温度勾配(ITG)乱流のグローバル流体シミュレーションにより、ITG乱流と帯状モードの複合系に対する有限ベータ効果を調べた。有限ベータは線型ITGモードについて安定化効果を持つ一方、運動論的バルーニングモード(KBM)を不安定化させ、高ベータではKBMモードがITGモードに代わり支配的となる。ITGが支配的な領域では帯状流はレイノルズ応力により駆動され、geodesic transferは帯状流のエネルギーシンクになる。線型で最も不安定なモードがITGモードからKBMモードに変わるベータでもマクスウェル応力はそれほど大きくはない。有限ベータで生成される帯状磁場はシミュレーションでのトロイダルモードの取り方に影響されるので、有限ベータのシミュレーションではとびとびのトロイダルモードを取るのは適当ではない。
