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論文

磁気流体力学安定性問題で現れるNewcomb方程式の理論とその応用

徳田 伸二

電気学会研究会資料,プラズマ研究会(PST-05-20$$sim$$22$$cdot$$24$$sim$$35), p.35 - 38, 2005/03

トカマクプラズマにおける磁気流体力学安定性問題で現れるNewcomb方程式では有理面が確定特異点となる。確定特異点のまわりのFrobenius解は、さまざまなMHD安定性問題で重要な役割を果たす。本研究では、Newcomb方程式の固有値問題の解に含まれる特異解をLegendre多項式を用いて数値的に取り出す計算法を論じる。

論文

電子/イオン温度勾配乱流シミュレーションにおけるカオス時系列解析

松本 太郎; 岸本 泰明; Li, J.*

電気学会プラズマ研究会資料 (PST-05-17), p.83 - 86, 2005/03

トカマクをはじめとする磁場閉じ込めプラズマでは、さまざまな時定数及び特徴的長さを持つ乱流揺動と、それによって二次的に生成される帯状流(zonal flows)と呼ばれる層流が、多様な揺らぎの構造を形成し、輸送現象に影響を及ぼしている。このような乱流が支配する輸送の解析には、シミュレーションによる再現とともに、乱流の特性をさまざまな側面から特徴付けることが必要である。カオス時系列解析では、揺動の時系列データ含まれる乱れ(irregularity)を生じさせる原因が、誤差や衝突的統計性(ランダム)に起因するのではなく、力学系に内在する非線形性に起因するとの観点から、系の特徴づけを行う。本研究では、ジャイロ流体モデル(1,2)と呼ばれる運動論的効果を取り入れた流体モデルを用いて、微視的不安定性である電子温度勾配(ETG)モード及びイオン温度勾配(ITG)モードの3次元スラブ配位シミュレーションを行い、異なる温度勾配とそれに伴って変化する帯状流強度の下で、電場の揺動から得られる相関次元及びリヤプノフ指数の特性を示す。

論文

低アスペクト比トカマクの動力炉への展望

西尾 敏

電気学会プラズマ研究会資料 (PST-03-37), p.1 - 6, 2003/10

低アスペクト比プラズマの性能卓越性に着目し、トカマク炉を小型高性能化することを試みた。改善の主なものは以下の3点である。(1)中心ソレノイドコイル(CSC)の排除。将来のトカマク炉は非誘導定常運転が想定されており、その際CSCは不可欠の機器ではなくなる。(2)上記(1)を前提として、トーラス中心領域のTFCを一体化構造、すなわちセンターポスト構造を採用する。これによりスリムで電流密度の高いTFCが可能となる。(3)遮蔽体の合理化。低アスペクト比化を優先しトーラス内側領域にトリチウム増殖ブランケットの設置は断念する。トーラス内側の遮蔽体は中性子の反射材,減速材,吸収材及び$$gamma$$線の遮蔽材等で構成し、各構成成分の最適化を図る。これらの改善により従来トカマク炉の設計例と比べて、炉本体の重量出力密度を2倍程度増加することに成功した。炉本体重量自身も半分以下になり建設費低減による社会受容性の大幅な向上が期待される。

論文

廃棄物からみた低アスペクト炉の社会受容性

飛田 健次

電気学会研究会資料,プラズマ研究会(PST-03-37$$sim$$44), p.19 - 22, 2003/09

核融合炉からは高レベル廃棄物は生じないが、軽水炉より多くの低レベル放射性廃棄物が発生するという問題があった。しかし、リチウム鉛をトリチウム増殖材とする低アスペクトトカマク炉(VECTOR)の廃棄物を評価した結果、定期交換ブランケットを含めても低レベル,高$$beta$$$$gamma$$レベル廃棄物量はわずか3,400トンであり、通常トカマク炉の半分程度にできることが明らかになった。これは加圧水型軽水炉とほぼ同等かそれ以下の低レベル廃棄物量にできる見通しを示す。VECTORでは内側ブランケットを取り除く代わりにタングステン反射板を外側ブランケットでのトリチウム増倍比を高める方法をとっているが、この方式では炉内線量率の点で保守性に問題があり、従来のトカマク炉のように内側ブランケットを設置するのが適切であることを示した。

論文

ST炉におけるアルファ粒子閉じ込めに関する諸問題

谷 啓二; 飛田 健次; 西尾 敏; 飯尾 俊二*; 筒井 広明*; 青木 尊之*

電気学会プラズマ研究会資料 (PST-03-39), p.13 - 18, 2003/09

非円形断面トカマク炉におけるアルファ粒子のリップル損失の検討を軌道追跡モンテカルロ(OFMC)コードを用いて行った。また、負磁気シア配位の低アスペクト比コンパクト・トカマク炉におけるアルファ粒子のリップル損失をOFMCを用いて評価した。

論文

低アスペクト炉におけるプラズマ電流分布の評価

仙石 盛夫

電気学会プラズマ研究会資料 (PST-03-41), p.23 - 26, 2003/09

ITERや将来の核融合炉における定常運転シナリオでは、ブートストラップ電流(自発電流)の全電流に対する割合が十分大きいことが要請される。本講演では、ITERの非誘導定常運転シナリオの解析をもとに、アスペクト比(プラズマ大半径/小半径)の小さい場合にも適用可能なモデルにより、商用炉VECTOR(アスペクト比約2)についてブートストラップ電流と、外部駆動電流の分布を求めて最適化及び駆動電流のアスペクト比依存性を報告する。対象とするプラズマ放電モードは、弱負磁気シアー及び強負磁気シアーの電流ホールが発生している場合を扱った。

論文

球状トーラスにおける高エネルギー粒子

飛田 健次

電気学会研究会資料,プラズマ研究会(PST-01-73), p.43 - 46, 2001/09

トカマクと比較しながら、球状トーラスにおける高エネルギー粒子の挙動をまとめた。本稿は、高エネルギー粒子の新古典輸送,リップル損失,アルフヴェン固有モード,及び電磁流体的不安定性による以上輸送について扱っている。球状トーラスは、新古典輸送,リップル損失に関してはトカマクより優れる性質を示すと考えられる。しかし、$$alpha$$粒子の$$beta$$値及び対アルフヴェン速度が極めて高いことから、アルフヴェン固有モードの不安定化,及びそれに伴う粒子損失が懸念される。

論文

重水素とヘリウムの分離測定が可能な四極子質量分析計の開発

廣木 成治; 阿部 哲也; 村上 義夫

EP-92-20, p.31 - 41, 1992/06

核融合研究の進展に伴って、重水素とヘリウム圧力の分離測定の必要性が高まっている。しかし、この重水素とヘリウムの質量数の差は0.0256amuと小さいため、現在真空システムの残留ガス分析計として広く使われている通常の四極子質量分析計ではこの分離測定が困難であった。そこで、四極子電場内におけるイオンの軌道解析を行い、マシュー線図の従来から使われている第I安定領域の次に原点に近い第II安定領域でマススペクトルが得られることを実証した。また、この第II安定領域で良く調整した結果、重水素とヘリウムのピーク強度比が1000:1程度までの分離測定が可能となった。

口頭

セシウム添加型大面積負イオン源におけるビーム一様性の改善

関 孝義; 花田 磨砂也; 戸張 博之; 井上 多加志; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; 高戸 直之*; 水野 貴敏*; et al.

no journal, , 

JT-60Uや大型ヘルカル装置(LHD)用の大型負イオン源では、イオン引出し面(JT-60U:0.45m$$times$$1.1m)長手方向の負イオンビーム分布が非一様となっており、加速電極やビームライン機器の熱負荷が過大となって、ビーム出力やパルス幅が制限されている。これまでにセシウムを添加しない体積生成型負イオン源について、負イオンビームの一様性改善研究を行い、高速電子のB$$times$$∇Bドリフトと弱磁場領域への漏洩による負イオンの消滅が原因であることを明らかにした。本発表ではセシウムを添加した負イオン表面生成時における不均一性改善を目的に、フィルタ強度依存性を測定した。その結果、表面生成型では体積生成型負イオン源とは逆に、引き出し面近傍で高電子温度でも高い負イオン電流密度を生成できることを明らかにした。また、フィルタ強度を弱くし、合成磁場による高速電子のドリフトを抑えるとともに、引き出し面近傍に一様な高電子温度・高密度プラズマを生成して負イオンの表面生成を促進することで、一様で高密度の負イオンが得られる可能性を見いだした。

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