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神谷 健作; 木村 晴行; 小川 宏明; 川島 寿人; 都筑 和泰; 伊世井 宣明; 佐藤 正泰; 篠原 孝司
プラズマ・核融合学会誌, 78(12), p.1361 - 1367, 2002/12
反電流方向中性粒子ビーム入射による電子密度の尖塔化を伴う閉じ込め改善モードにおいては、鋸歯状振動の安定化が観測されている。運動シュタルク効果を利用した電流分布測定を行うことにより、その動的挙動が明らかになった。鋸歯状振動が安定化される過程において電流分布が平坦化するとともに中心電子温度が増加し、最終的に凹状電流分布(弱負磁気シアー配位)が形成された。一方、電流方向中性粒子ビーム入射の場合には電流分布が尖塔化し、鋸歯状振動の発生とともに閉じ込めは劣化した。このことから、弱負磁気シアー配位の形成には反電流方向電流駆動が重要な役割を果たしていることがわかった。また第一壁のボロンコーティングによる不純物制御効果により、今回得られた弱負磁気シアー配位は準定常維持に適した特性を示すことが示唆された。
西尾 敏; 飛田 健次; 牛草 健吉; 小西 哲之
プラズマ・核融合学会誌, 78(11), p.1218 - 1230, 2002/11
経済性と環境安全性に優れたトカマク炉(A-SSTR2)の概念設計を行った。ITER-FEATとほぼ同じサイズのコンパクトさで、4GWの高い核融合出力を得るべく、規格化ベータ
=4及びトロイダルコイルの最大経験磁場23Tを設定した。60MW,1.5MeVの負イオン中性粒子ビーム電流駆動と約80%のブートストラップ電流で定常運転を行う。装置構成上の特徴はセンターソレノイド(CS)コイルが排除されている点である。CSコイルを排除してもプラズマ着火及び電流立ち上げが可能であることを1.5D輸送コードTOPICS及びASTRAコードを用いたシミュレーションにより示した。最大磁場23Tのトロイダルコイルに作用する強大な電磁力を支持するために、CSコイルを排除したトーラス中心領域に支持構造部及び中心支柱を配置し許容応力を満足する構造解を見いだした。ポロイダルコイルは6個と簡素化されているが、三角形度0.4,楕円度1.8のプラズマ平衡配位が得られている。ERRATO-Jコードの評価では、導体壁をr/a=1.2の位置に置くことで=4までキンクモード(n=1,2)が安定となる。TOPICSで得られた分布では、最大出力時においてもバルーニングモードは安定であることが確認されている。垂直位置不安定性については、バナジウム合金製の5cm厚の鞍型安定化シェルの設置により、不安定性の成長率を40Hzと抑制することができ、フィードバック制御の見通しが得られた。
坂本 宜照; 鈴木 隆博; 井手 俊介; 小出 芳彦; 竹永 秀信; 鎌田 裕; 藤田 隆明; 滝塚 知典; 白井 浩; 福田 武司
プラズマ・核融合学会誌, 78(9), p.941 - 948, 2002/09
内部輸送障壁(ITB)を伴う閉じ込め改善プラズマは、先進トカマク運転に適しているだけでなく、異常輸送を引き起こす原因を解く鍵となる。一般にITBの形成において加熱閾パワーが存在すると考えられている。本研究の目的は、ITB形成においてもL/H遷移のように明確な閾パワーが存在するか、あるいはITB形成による輸送の応答は連続的なのかを調べることである。そこで輸送特性の加熱パワー依存性を調べた。その結果、3MW以上の加熱パワーでパラボラ型のITBを形成し、イオンの熱拡散係数は加熱パワーに対して連続的に減少することが明らかになった。また8MWの加熱パワーでは、パラボラ型からボックス型のITBへ遷移し、この時のイオンの熱拡散係数の応答は不連続的であることが明らかになった。
鎌田 裕; JT-60チーム
プラズマ・核融合学会誌, 78(9), p.949 - 967, 2002/09
ITER及び原型炉に向けた先進トカマク運転概念の確立を目標とした研究である。ITERに近接する無次元量領域で、内部及び周辺輸送障壁を持つプラズマの分布構造,応答と、それを決定するパラメータ相互の相関に関する研究を進め、分布形状制御による、安定性,閉じ込め性能,非誘導電流駆動性能,高密度化により総合性能を高めた。
西谷 健夫; 四竈 樹男*; Reichle, R.*; 杉江 達夫; 角田 恒巳; 河西 敏; 石塚 悦男; 山本 新
プラズマ・核融合学会誌, 78(5), p.462 - 467, 2002/05
ITER-EDAの工学R&Dの一環として行った、ボロメータ,光ファイバー及び磁気プローブ線照射試験の結果について報告する。ボロメーターは赤外軟X線領域の輻射を測定する素子であり、プラズマのパワーバランスを評価する重要な計測器である。ITERのボロメーターの候補であるマイカ薄膜ボロメータの実時間照射試験をJMTRを用いて行ったところ、マイカ薄膜に蒸着した金の抵抗体の抵抗値の著しい増加が観測され、金から水銀への核変換が原因であることを示した。また0.03dpa(目標0.1dpa)のフルエンスで断線が発生したため、蒸着抵抗体を白金等の核変換断面積が小さい物質に代える必要があることを指摘した。ITER共通試料の光ファイバー(日本製フッ素添加ファイバー2種類,ロシア製3種類)をJMTRで照射した。その結果フッ素添加ファイバー及びロシア製KU-H2G, KS-4Vが優れており、ITERの真空容器近傍でも使用可能なことを示した。無機絶縁ケーブルの照射誘起起電力(RIEMF)については、磁気プローブの両端の中心導体間の作動電圧に与えるRIEMFの影響を、高感度電圧計を用いて直接測定することを試みた結果、ノイズレベル(100nV)以下であり、1000秒間積分しても問題ないことを示した。
竹治 智; 徳田 伸二; 栗田 源一; 鈴木 隆博; 諫山 明彦; 武智 学; 大山 直幸; 藤田 隆明; 井手 俊介; 石田 真一; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 78(5), p.447 - 454, 2002/05
JT-60Uにおいて、低トロイダルモード数nの電流駆動型(規格化ベータ
0.2)及び圧力駆動型(
2.4)理想MHDキンクモードの壁安定化にかかわる抵抗性壁モード(RWM)を同定し、そのMHD特性を明らかにした。まず、電流駆動型RWMの場合、導体壁の磁場染込み時間
の5-10倍の成長率をもち、圧力駆動型RWMの場合はの1-10倍の成長率をもつこと、また、圧力駆動型RWMはの数倍程度までの周期のモード周波数を伴うことがわかった。また、圧力駆動型RWMは、プラズマがアルフベン速度の1%程度のプラズマトロイダル回転をもつ状態で発生し、その発生時に顕著なトロイダル回転速度の低下を伴わないことがわかった。さらに、圧力駆動型RWMの発生後に起こるプラズマ崩壊(放電の終了)は、10程度で成長するRWMの成長率がその10倍以上に急速(0.1ms以内)に変化した直後に起こることを明らかにした。
中村 幸治; 芳野 隆治; Granetz, R. S.*; Pautasso, G.*; Gruber, O.*; Jardin, S. C.*
プラズマ・核融合学会誌, 78(4), p.347 - 355, 2002/04
トカマク・ディスラプションの際発生する垂直移動現象(VDE)を回避するうえで有利な「中立平衡点」を、国際共同研究によって、JT-60U,Alcator C-Mod及びASDEX-Upgrade トカマクで調べた。米国のAlcator C-Modトカマクでは、キラー粒子を入射することで強制的にディスラプションを発生させ、VDEの様子を調べた。その結果、計算機シミュレーションの結果通り、赤道面から数cm上に「中立平衡点」が存在することを確認した。一方、ドイツASDEX-Upgradeトカマクのディスラプション・データベースを解析し、トカマク装置によってVDEに個性があり明確な「中立平衡点」が存在しないことがわかった。その原因を計算機シミュレーションで調べた結果、ディスラプションの最中生じているプラズマ電流分布の変化が垂直移動現象に強く影響していることを明らかにした。
