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論文

Effects of local toroidal field ripple due to test blanket modules for ITER on radial transport of thermal ions

大山 直幸; 浦野 創; 篠原 孝司; 本多 充; 滝塚 知典; 林 伸彦; 鎌田 裕; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 52(11), p.114013_1 - 114013_9, 2012/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:20.17(Physics, Fluids & Plasmas)

ITERのテストブランケットモジュール(TBM)に起因する局所トロイダル磁場リップルが熱化イオンの径方向輸送に与える影響を完全3次元磁場起動追跡モンテカルロコード(F3D-OFMC)を使って調べた。ITERプラズマ条件下でのシミュレーションの結果、TBMの個数を増加すると、TBMに起因する局所トロイダル磁場リップルによる粒子損失が線形に増加することがわかった。一方、1つのTBMポートにおける局所磁場リップルの値を増加させた場合、粒子損失の増加はとても急であった。粒子損失量の比較から、ITERプラズマ条件であるTBMポート三か所は、1つのTBMポートのリップル率を1.7倍に増加したことに対応する。

論文

Numerical analysis of key factors for the appearance of grassy ELMs in tokamak plasmas

相羽 信行; 大山 直幸

Nuclear Fusion, 52(11), p.114002_1 - 114002_8, 2012/11

 被引用回数:13 パーセンタイル:54.89(Physics, Fluids & Plasmas)

運動論効果による安定性の変化を簡易的に取り入れたモデルを考案し、これを用いてトカマクプラズマにおける小振幅エッジローカライズモード(ELM)の一つであるgrassy ELMの発生条件に関する数値解析を行った。その結果、プラズマの圧縮性及び電子の反磁性ドリフト効果を考慮することで、これまでのELM安定性に対する運動論効果として想定されていた、イオン反磁性ドリフト効果による安定化がキャンセルされる場合があることを示し、これにより小振幅ELMの安定限界が理想バルーニングモードの安定限界に近づくことを明らかにした。この傾向は、JT-60U装置におけるgrassy ELMの運転領域とバルーニングモードの安定限界が近接していることと併せて、grassy ELMの原因がバルーニングモードをベースとしたプラズマ周辺領域に局在した短波長の電磁的不安定性であることを示している。

論文

Momentum transport studies from multi-machine comparisons

吉田 麻衣子; Kaye, S.*; Rice, J.*; Solomon, W.*; Tala, T.*; Bell, R. E.*; Burrell, K. H.*; Ferreira, J.*; 鎌田 裕; McDonald, D. C.*; et al.

Nuclear Fusion, 52(12), p.123005_1 - 123005_11, 2012/11

 被引用回数:16 パーセンタイル:62.38(Physics, Fluids & Plasmas)

プラズマ回転分布は、プラズマの安定性,閉じ込め改善,不純物輸送に重要な役割をしている。よって、運動量輸送係数の性質を理解することは、将来の装置におけるプラズマ回転やプラズマ性能を予測するうえで必須である。本研究では、さまざまな磁場配位を持つトカマク装置で取得した運動量輸送に関するデータベースを構築し、幅広いプラズマパラメータ領域における運動量輸送の特性を評価した。その結果、共通してどの装置でも運動量輸送係数が熱輸送係数と相関することと、運動量の対流速度と拡散係数が相関することが、プラズマ半径r/a=0.3-0.7の領域において観測されていることがわかった。また、運動量輸送係数と熱輸送係数の比の無次元量パラメータの関係について導き、輸送係数の比のスケーリングを初めて構築した。これらの結果は、将来の装置における運動量輸送係数の予測やモデリングの構築のために有効なデータである。

論文

Modifications to the edge radial electric field by angular momentum injection in JT-60U and their implication for pedestal transport

神谷 健作; 本多 充; 宮戸 直亮; 浦野 創; 吉田 麻衣子; 坂本 宜照; 松永 剛; 大山 直幸; 小出 芳彦; 鎌田 裕; et al.

Nuclear Fusion, 52(11), p.114010_1 - 114010_12, 2012/10

 被引用回数:10 パーセンタイル:45.75(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60UのNBI加熱プラズマにおけるType-I ELMy Hモードの周辺径電場構造について報告する。径電場は荷電交換分光計測による炭素イオンのトロイダル、ポロイダル及び反磁性フローの径方向の力の釣り合いから評価した。本研究では、NBIによる外部運動量入力方向を変化させた場合のType-I ELM発生直前の電場シアとイオン温度ペデスタル構造との関係に着目している。運動量入射方向に応じてトロイダル流だけでなくポロイダル流の変化が観測された。その結果、co-NBIの場合には電場シア領域が広がり、counter-NBIの場合には電場の井戸が深くなった。電流方向への運動量入射とともにイオン温度ペデスタル幅が広がる事はE$$times$$Bシア領域の拡大結果と矛盾しない。しかし運動量入射方向の違いによって電場シア構造が大きく異なるにもかかわらず最大イオン温度勾配には大きな変化は観測されていない。

口頭

On extension of the gyrokinetic quasi-neutrality condition towards the long wavelength regime

宮戸 直亮; Scott, B. D.*; 矢木 雅敏

no journal, , 

Although the standard gyrokinetic model is formulated for perturbations with short wavelength and small amplitude, it is used in several global codes treating both long wavelength and short wavelength perturbations recently. In the codes the gyrokinetic (reduced) poisson equation or the gyrokinetic quasi-neutrality condition is used to obtain the electrostatic potential. It is found, however, that the original gyrokinetic quasi-neutrality condition (and the Poisson equation) becomes insufficient for long wavelength perturbations since the polarisation density term with the electrostatic potential in the condition goes to higher order. Then, we have to consider other higher order terms. The polarisation density term stems from the displacement vector associated with the gyro-centre transformation. There is another piece associated with the guiding-centre transformation. By taking into account this piece, we find several additional terms resulting from non-uniformity of magnetic field.

口頭

Energetic particle driven instabilities and related physics; H-mode and transport barrier

松永 剛

no journal, , 

In ITER and fusion reactors, behavior of energetic particles (EPs) such as alpha particles could play an important role for performance of self-heated plasmas including a damage of first wall. It is also expected that several types of instabilities such as Alfv$'e$n eigenmode (AE) through wave-particle resonant interactions. Usually, these EP-driven instabilities can enhance EP transport itself, thus redistribution of EP profile in real and velocity spaces could occur. The redistribution can interact with other phenomena such as edge localized mode (ELM) and internal transport barrier (ITB) formation. Experimental results indicating these relations between EP-driven instabilities and H-mode physics including ELM trigger and ITB formation have been reported in the past. In this invited talk, EP-driven instabilities are reviewed with emphasis on interactions with H-mode and transport barrier physics including ELM and ITB formation mechanism.

口頭

Heat transport of hydrogen and deuterium H-mode plasmas in JT-60U

浦野 創; 滝塚 知典; 藤田 隆明; 鎌田 裕; 仲野 友英; 大山 直幸

no journal, , 

国際熱核融合炉ITERでの標準運転モードであるHモードは運転が本格化する重水素放電の前の運転初期段階で軽水素放電が実施される予定である。そこで本研究では、JT-60Uにおける軽水素及び重水素のHモードプラズマの閉じ込め特性を調べた。両方の粒子種でパワーによる閉じ込め性能劣化が観測されたが、同一のパワーでは重水素のエネルギーが軽水素のエネルギーの約1.7倍大きいことがわかった。同一エネルギーの比較では、電子密度,電子温度,イオン温度がすべてほぼ同じ空間分布が得られることがわかった。このように同一の空間分布が得られることは、エネルギー閉じ込め時間が規格化ラーマー半径とともに増大することを示唆しており、従来の依存性とは異なることが示された。一方で、重水素のみのHモードプラズマでの規格化ラーマー半径依存性を評価すると、これはジャイロボーム型の規格化ラーマー半径とともに閉じ込め時間が低下する従来通りの傾向が見られた。今後、この相違を統一するパラメータの解明が課題である。

口頭

Integrated simulation study of ELM pacing by pellet injection with TOPICS-IB

林 伸彦; 相羽 信行; 滝塚 知典; 大山 直幸

no journal, , 

Simulations of pellet triggered ELM (edge localized mode) have been done by an integrated code TOPICS-IB with various pellet parameters (location (high-magnetic-field side (HFS) or low-field side (LFS)), timing, size and speed) to clarify optimum parameters for ELM pacing by pellet. TOPICS-IB reasonably reproduce the pellet penetration depth measured in JT-60U OH and NB plasmas. In this paper, the pellet energy absorption effect is first considered as an ELM triggering mechanism. An ELM is triggered when a pellet enters more deeply in the pedestal region for earlier pellet injection in the natural ELM cycle, smaller size or faster speed, independent of pellet injection location. The energy loss by the pellet triggered ELM just before next natural ELM onset is almost the same as the natural ELM in wide ranges of parameters, but earlier injection can reduce energy loss depending on parameters. The energy loss by the pellet triggered ELM just after the previous natural ELM becomes smaller for smaller or slower pellet. At the middle timing of pellet injection in the natural ELM cycle, energy loss becomes smaller for larger (smaller) or slower (faster) pellet from HFS (LFS). The reduced energy loss is mainly attributed to the onset of high-n ballooning mode.

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