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岡本 宏巳*; 杉本 寛*; 百合 庸介
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.950 - 954, 2009/09
We study the heating of space-charge-dominated coasting beams circulating in a storage ring. A number of molecular dynamics simulations are performed systematically to figure out the parameter-dependence of the heating rate due to interparticle Coulomb collisions. We introduce a new definition of the Coulomb coupling constant 
that characterizes the phase of one-component plasmas. The new is based on observable quantities and can be applied to dispersive situations. It is confirmed that the heating rate comes to a peak when the beam is in a liquid phase; the peak is always located at 
regardless of particle species, beam energy, the strength of external confinement forces, and line density.
田中 豊; 花田 磨砂也; 小林 薫; 鎌田 正輝; 木崎 雅志
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.1547 - 1550, 2009/09
JT-60SAでは、10MWの中性粒子ビームを100秒入射する負イオンNBI(N-NBI)が求められており、N-NBIにおける最近のR&D結果について報告する。高パワー・長パルス入射には、3段加速の負イオン源における耐電圧性能の改善と電極熱負荷の低減が課題である。耐電圧性能の改善には、放電破壊位置の特定が必要である。そのため、負イオン源大気側に取り付けている外部球ギャップの発光を利用し、絶縁破壊位置を特定するシステムを開発した。電極熱負荷は、内側ビームレットの空間電化によって、外側ビームレットが外向きに偏向し、電極に衝突することが原因である。電界補正板を引き出し電極に取り付け、加速電界を補正することにより、電極熱負荷を許容値の5%まで抑制することに成功した。
石川 正男; 近藤 貴; 西谷 健夫; 草間 義紀
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.334 - 337, 2009/09
マイクロフィッションチェンバー(MFC)内に充填するアルゴンガスが真空容器内へリークするのを防ぐための設計を行った。それは、MFCをステンレスのケースで覆い、そのケースにリークガスの検出が可能な配管を付けた構造となっている。また、これまでの研究では、MFCの設置位置をプラズマ位置の変化の影響を避けるために外側上部及び下部のブランケットモジュール(BM)背面とすることまでは決まっていたが、本研究ではそれぞれのBM背面における具体的な設置位置を他の機器との干渉を考慮に入れながら決定した。下部MFCはBM背面のほぼ中央に設置可能だが、上部MFCは真空容器との干渉から隣のBMとのギャップに近い設置位置となった。そのため、各々の設置位置において、ストリーミング中性子がMFCの計測に与える影響を中性子輸送解析コードを用いて評価した。その結果、MFCの応答に対するストリーミング中性子の割合は、上部MFCで69%,下部MFCで17%と評価されたが、全体として60%増大して測定される見込みである。ただし、応答の平均値はプラズマ位置の変化に不感で、正確な中性子発生量の計測ができる見通しとなった。
本多 充; 滝塚 知典; 福山 淳*; 吉田 麻衣子; 小関 隆久
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.316 - 320, 2009/09
1次元多流体輸送コードTASK/TXを用いて、リップルによる高速イオン損失の影響下におけるトロイダル回転分布の性質について調べた。中性粒子ビーム(NB)が入射されたとき、高速イオンの一部はリップルの影響で損失を起こす。準中性を保つためにバルクプラズマに内向きの径電流が流れ、それがプラズマ電流と逆向きのトルクをプラズマ中に生じさせる。プラズマ外部から操作可能な手法に対するトロイダル回転の感受性を調べるために、このトルクによって駆動されるプラズマ回転のパラメータサーベイを行った。大きめのリップル強度の場合、順方向NBパワーを増すにつれて周辺領域で逆向きのトロイダル回転が形成され、あるパワーで磁気軸における順方向トロイダル回転が最大値に達することがわかった。逆向きの回転を起こすリップルによって生じるトルクは、壁からのガスパフを調整することで緩和できる。また、プラズマ電流の増加によってもリップルが駆動する逆回転を緩和できることがわかった。
匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Ma, J.-L.; 森 道昭; 余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.464 - 467, 2009/09
高エネルギー陽子発生における薄膜ターゲットからの紫外高調波を、レーザーのパルス幅を変えて計測した。陽子の最大エネルギーは、およそ1MeVであった。パルス幅
500fsのとき、4次までの紫外高調波が測定された。パルス幅を100fsや30fsに変えた場合、紫外高調波においてスペクトルの広がりやシフトが測定された。
戸張 博之; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 渡邊 和弘; 梅田 尚孝; 坂本 慶司
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.1530 - 1533, 2009/09
セシウム添加型負イオン源にテント型磁気フィルタを適用した。その結果、水素プラズマが局在化することなく一様に生成され、34cm
17cmに渡る領域から引き出された負イオンビームの空間偏差は7.9%に抑えることができた。テント型磁気フィルタ中で、負イオンともに引き出される電子を抑制しつつ、プラズマ電極に向かう一様な水素原子/正イオン束が生成された結果、一様な表面生成負イオンが得られるプロセスが示唆された。
波多江 仰紀; Howard, J.*; 海老塚 昇*; 平野 洋一*; 小口 治久*; 北村 繁; 佐久間 猛; 濱野 隆
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.680 - 684, 2009/09
フーリエ変換分光の手法をトムソン散乱計測に初めて導入し、電子温度・密度測定の測定性能を向上させる手法を確立することを目指して、トムソン散乱のための偏光干渉計を開発中である。逆磁場ピンチ装置TPE-RXにおいて、既存のYAGレーザートムソン散乱システムを利用し、本計測手法の原理実証試験を行った。既存の干渉フィルターポリクロメーターと偏光干渉計を交互に用い、空間1点(プラズマ中心近傍)の電子温度の測定を行った結果、双方でほぼ同様の電子温度を得て、本方式による有効性を実証した。次のステップとして、本方式の実用性を実証するために、JT-60Uのための多チャンネル偏光干渉計を開発中である。ルビーレーザーによるトムソン散乱光をウォラストンプリズムへ入射し、結晶内の光路長を空間的に変化させることにより、インターフェログラムをICCD検出器で測定する。各種光源を用いた較正試験では、光源の波長に応じたインターフェログラムが取得でき、FFT処理を行うことによりスペクトルの再構成を行うことができた。
濱松 清隆
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.1134 - 1137, 2009/09
核融合炉でのプラズマ制御の数値シミュレションを行うためにTOPIC-IBコードの開発が進められている。このコードでは、コア・プラズマの径方向輸送,MHD平衡と不安定性,加熱電流駆動,SOL領域でのプラズマ流等々のさまざまな物理現象を統合的に解析する。しかし、核反応アルファ粒子等の高速イオンに関しては減速過程だけを解析しており、TAEモード等のMHD不安定性に起因する径方向への大きな輸送を解析することがでない。本研究では、高速イオンの径方向輸送を解析するために、フォッカー・プランク方程式に半径方向への異常輸送項を加え、この方程式を粒子軌道にそって平均化した軌道平均フォッカー・プランク方程式の定式化を行った。この方程式は速度方向2次元と半径方向の3次元空間での速度分布関数の時間発展であり、その数値解析例も示す。
小関 隆久; 林 伸彦; 本多 充; 相羽 信行; 濱松 清隆; 清水 勝宏; 川島 寿人; 星野 一生; 滝塚 知典; 徳田 伸二
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.1138 - 1142, 2009/09
Integrated modeling on areas of plasma core, edge-pedestal and scrape-off-layer (SOL)-divertor progressed based on the researches in JT-60U experiments. In the core plasma, an anomalous transport model of fast particles due to the Alfv
n eigenmode is proposed, and a new one-dimensional core transport code, which can describe the radial electric field and plasma rotations, self-consistently, is developed. The integrated code TOPICS-IB is improved in the edge pedestal region, and effects of the pressure profile inside the pedestal and the collisionality dependence on the ELM energy loss are clarified. The impurity Monte Carlo code is incorporated to the integrated divertor code SONIC. Simulation of impurity behavior at X-point MARFE successfully produced the complete detached plasma, where a part of sputtered carbon penetrates into the main plasma and contributes to the enhanced radiation near the X-point.
大宅 薫*; 井内 健介*; 菊原 康之*; 仲野 友英; 河田 純*; 川染 勇人*; 上田 良夫*; 田辺 哲朗*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.419 - 424, 2009/09
CH
, C
H及びCH
のプラズマ対抗壁近傍での輸送と再たい積をEDDYコードを用いて調べた。計算結果では、CH及びCHはCHと比較して発生場所の近傍に再たい積することが示された。これはJT-60Uでの分光測定結果と定性的に一致する。また、EDDYコードで計算されたCの発光に対するCHの電離事象数及びCHの発光に対するCHの電離事象数は電子温度が10eV以上の範囲ではJT-60Uでの分光測定結果と定量的に一致した。
徳田 伸二
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.1176 - 1178, 2009/09
プラズマ物理に現れる常微分方程式に対して共役変数を用いてハミルトン・リー摂動理論を適用可能とすることを論じる。例として、磁場中の荷電粒子運動の解析を取り上げるとともに、簡約磁気流体力学(MHD)方程式に適用して正準な1-形式を導く。これはハミルトン・リー摂動理論を適用するうえでの出発点となる。
岡田 耕一*; 近藤 恵太郎; 落合 謙太郎; 佐藤 聡; 今野 力; 岡本 敦*; 小渕 隆*; 北島 純男*; 笹尾 真実子*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.666 - 669, 2009/09
ITERにおける燃焼制御のために燃料イオン密度比測定が求められている。この燃料イオン比はリアルタイムでフィードバックされなければならないので、燃料イオン比測定のための中性子計測システムには高い計数率が求められる。ITERの通常運転時では、DT中性子はDD中性子の200倍発生すると見積もられている。われわれはTOFスペクトロメータを用いた中性子計測システムを開発し、原子力機構FNSのDD中性子をわずかに含むDT中性子ビームに適用した。燃料イオン比を測定するために、それぞれの中性子からの信号を弁別するウィンドウを用いたシステムを構築し、DT中性子とDD中性子の分離計測に成功した。
朝倉 伸幸
Plasma and Fusion Research (Internet), 4, p.021_1 - 021_8, 2009/05
トカマクのLモードプラズマにおいて境界層を流れるプラズマ流の発生機構、及び高閉じ込めプラズマ(Hモード)におけるELMにより発生する過渡的なプラズマ流の変化について、JT-60Uの実験結果を中心に発表する。LモードとHモード共通に低磁場側赤道面から高磁場側ダイバータへ向かうプラズマ流が発生するが、その複雑な分布は複数の発生機構(1)低磁場側における非拡散的輸送の増加,(2)トロイダル形状におけるドリフトの効果,(3)ダイバータにおける非接触プラズマの発生、によるものと考えられる。HモードでELMにより発生する過渡的なプラズマ流は、低磁場側及び高磁場側境界層で異なるが、特に高磁場側では過渡的なプラズマ流がセパラトリクスのすぐ外側(赤道面1cm程度)のみを流れ、その後ダイバータからの主プラズマ側へ逆流が観測される。この逆流は不純物の輸送に大きな影響を与える可能性がある。
上原 和也; 定本 嘉郎*; 雨宮 宏*; 小山 孝一郎*; 永島 芳彦*
no journal, ,
静電プローブや磁気プローブは高度の空間的時間的分解能を有しているにもかかわらず、高温高密度プラズマでは、熱やデスラプション時の電磁力で破壊されてしまうので、スクレープオフ層等の局所的な領域しか使われていない。ここでは、プローブ回路やメモリを内蔵したカプセル型のプローブをポートから炉心プラズマへ高速で打ち出す飛翔体プローブ(flight-type-probe, FTP)を提案する。FTPは飛行中にコアプラズマを飛行して磁場分布,プラズマ温度,プラズマ密度、及びポテンシアル揺動の空間分布に関するシグナルを測定する。取得データはrfアンテナを通して観測者に送られるか、もしくはCPUメモリーをFTP内に貯蔵して回収後解析する。大きさはできるだけ小さく設計して、射出メカニズムはペレット入射型もしくはレイルガン型を用いる。FTPの初期的設計が示される。
廣田 真; 徳田 伸二; 福本 康秀*
no journal, ,
Energy of eigenmodes (or wave energy) in ideal magnetohydrodynamics (MHD) is formulated in the Hamiltonian context. It is shown that the wave energy is transformed into the normal form (i.e. the action variable multiplied by the eigenfrequency) not only for point spectra but also for the Alfvn and slow continuous spectra. These continuous spectra partially correspond to the negative energy wave in the presence of the plasma flow of the order of the Alfvn speed. Coupling of negative and positive energy waves causes linear instability as is common with Hamiltonian systems of finite degree of freedom. However, the generalization of this Hamiltonian picture to the case with continuous spectrum is still nontrivial. Some investigations on this problem are made for slab or cylindrical plasmas with flow.
近藤 公伯
no journal, ,
In this study, the possibility of a measurement of ultrafast dynamical wakefield plasmas will be discussed. 2D images of tunneling ionization of He gas, which were obtained with frequency domain interferomation method (FDI) have been obtained. Temporal resolution of each flame was 14 fs. By applying this method to FDI with chirped pulse, 2D dynamics could be obtained with single shot base. This development could open the fruitful possibility of ultrafast plasma photonics such as wakefield plasmas. By developing controlled periodical plasma structure, a pulse compressor with plasmas could be possible. Recently, our group succeeded in generating stable quasi-mono energetic electron beam with a simple gas jet target. We are planning to study on not only a mechanism of quasi-mono energetic beam, but also a stabilization of acceleration with this single shot method.
中村 一男*; 松藤 伸治*; 友田 誠志*; Wang, F.*; 御手洗 修*; 栗原 研一; 川俣 陽一; 末岡 通治; 長谷川 真*; 徳永 和俊*; et al.
no journal, ,
JT-60で開発したプラズマ最外殻磁気面の同定法であるコーシー条件面(CCS)法は、穴の開いた特異性のある境界付き真空場の厳密解を基本とし、電磁気センサー信号を用いて精度よくプラズマの断面形状を同定できる。このCCS法を九州大学で計画されている球状トカマク装置(ST)のプラズマ平衡制御へ適用し高精度に再構築できることを確認した。これまではCCS法における観測方程式を最小二乗法により求解してきたが、ここでは、係数マトリクスを特異値分解し特異値の大きな成分から順に一般逆行列を求めた。また、プラズマ電流立上げや立下げ時における真空容器の渦電流の寄与がある場合の最小二乗法,特異値分解法を含む一般逆行列の特徴も比較した。本発表は、これら一連の検討結果報告である。
吉田 雅史; 田辺 哲朗*; 杉山 一慶*; 林 孝夫; 正木 圭; 柳生 純一; 佐藤 正泰
no journal, ,
JT-60Uのプラズマ対向炭素タイルについて、SEM(走査型電子顕微鏡),XPS(X線光電子分光法),昇温脱離法(TDS)を用いてタイル中に蓄積される水素(軽水素: H, 重水素: D)を測定した。SEM、及びXPSによる表面分析より、第一壁は通説通り損耗していることを確認し、ボロニゼーションによるDの影響を切り分けて、DD放電中に炭素タイルに蓄積される水素蓄積の追跡に成功した。それによると第一壁において、単位面積,単位時間あたりの水素蓄積量(H及びD)はダイバータ領域の再堆積層のものと比較するとかなり少なく、ダイバータ領域における損耗域と同程度で少ないことも判明できた。しかし第一壁は真空容器の中で大面積を占めるため、その積分量はダイバータ全体のそれに匹敵するほど大きくなり得るため、さらに広範囲に及ぶ詳細な分析が必要であることが判明した。
波多江 仰紀
no journal, ,
JT-60におけるトムソン散乱計測に関する最近の研究について、次の3つのトピックスについて報告する。(1)フーリエ変換分光を用いたトムソン散乱計測: フーリエ変換分光に基づく2チャンネル偏光干渉計を開発した。TPE-RX逆磁場ピンチ装置で原理実証試験を行った結果、電子温度が測定でき、本計測法の有効性を示すことができた。(2)トムソン散乱計測のための先進レーザー技術の開発: Cr, Nd共添加セラミックスレーザー媒質に着目し、添加比を選択した結果、従来結晶の1.5倍の増幅率を得た。また誘導ブリルアン散乱を用いたパルス圧縮技術を開発中であり、理想的な条件の下で波長1064nm,パルス幅12nsのレーザー光を、356psまで圧縮することができた。(3)位相共役鏡を用いたマルチパストムソン散乱: 位相共役鏡でレーザー光を折り返しトムソン散乱光の増大と、高繰り返し計測を目指し、マルチパストムソン散乱計測法を開発中である。
杉江 達夫; 小川 宏明; 岩前 敦; 河野 康則; 波多江 仰紀; 梶田 信*; 草間 義紀
no journal, ,
ITERにおいて、プラズマに近接して設置されるプラズマ対向第一ミラーは、現在の装置に比べてより高いレベルの中性子及び
線にさらされる。さらに、スパッタリングやエロージョンにより、第一壁及びダイバータ板の材料であるベリリウム,タングステン,炭素などがミラー表面に付着する。ここでは、プラズマ対向第一ミラーの課題をまとめるとともに、ITERの各第一ミラー表面での重水素,ヘリウム,炭素及び重水素分子の粒子束とエネルギー分布を評価した。第一ミラーの反射率の低下を最小限に抑えるための対策が、計測装置の設計に加えられているが、完全には反射率の低下を防ぐことはできない。ITERの過酷な放射線環境下で使用可能な感度較正システムを開発している。ワークショップでは今後の課題についても議論する。
