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論文

Investigation of advanced divertor magnetic configuration for Demo tokamak reactor

朝倉 伸幸; 新谷 吉郎*; 飛田 健次; 星野 一生; 清水 勝宏; 宇藤 裕康; 染谷 洋二; 中村 誠; 大野 哲靖*; 小林 政弘*; et al.

Fusion Science and Technology, 63(1T), p.70 - 75, 2013/05

 被引用回数:12 パーセンタイル:73.42(Nuclear Science & Technology)

近年、ダイバータの物理設計において、平衡コイルの配置と電流値の配分を工夫してダイバータ板への磁力線の連結長を増加する磁場形状の検討が注目され、「先進ダイバータ」と呼ばれている。非常に大きな熱流の低減が求められる原型炉のダイバータ設計への適応を考察するため、ダイバータ形状や磁場配位を生成する平衡コイル(PFC)の配置を検討した。プラズマ平衡コードTOSCAを改善し新たに2つのパラメータを導入することにより、PFCをトロイダルコイル(TFC)の外側に設置する条件で、先進ダイバータの代表例である「スーパーXダイバータ」を形成可能なコイル配置及び電流の検討を行った。その結果、PFCをTFCの外側においた場合でも、先進ダイバータ磁場配位が可能であることがわかり、その初期結果を報告する。ダイバータ板の受熱面積は通常の約2倍程度の増加であるが、磁力線長も40-70%増加可能である。一方、ダイバータ配位を形成するコイルには大電流が必要になる。「雪化粧型ダイバータ」の検討を行い、六重極ヌル点の制御の困難さ、主プラズマ形状への影響、一部の中心ソレノイドに非常に大きな電流が必要であることがわかった。

論文

Resonant magnetic perturbation for ELM suppression with helical ferritic steel inserts in tokamak DEMO reactor

滝塚 知典*; 大山 直幸; 福田 武司*

Fusion Science and Technology, 63(1T), p.64 - 69, 2013/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:12.53(Nuclear Science & Technology)

トカマク核融合炉のHモード運転において、ダイバータ板の損耗を増やすELMを除去することが必要である。これまでの実験で、分割コイルを用いて作った共鳴磁場摂動(RMP)によりELMを抑制することができた。しかし中性子束の大きいDEMO炉では、第一壁近傍にコイルを設置することは難しい。ここでわれわれは、トカマクDEMO炉に、コイルを置かず、フェライト鋼をヘリカル状に配置することでRMPを作る革新的方法を提案する。ヘリカル状のフェライト鋼設置(FSI)により、軸対称トロイダル磁場から自然にヘリカル摂動磁場が形成される。DEMO炉のプラズマペデスタル領域において、トロイダル磁場強度の数10$$^{-4}$$程度の摂動磁場振幅が容易に得られる。これはRMPによるELM抑制に十分な大きさである。

論文

Dual frequency ECRF system development for JT-60SA

小林 貴之; 諫山 明彦; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 寺門 正之; 平内 慎一; 和田 健次; 佐藤 福克; 日向 淳; 横倉 賢治; et al.

Fusion Science and Technology, 63(1T), p.160 - 163, 2013/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:49.64(Nuclear Science & Technology)

JT-60SAに向けて、110GHzの電子サイクロトロン波加熱装置(ECRF装置)に、135$$sim$$140GHz帯の第2周波数を加えた2周波数化開発を進めている。特に、2周波数ECRF装置の重要機器である2周波数ジャイロトロンの開発を行った。JT-60SA用の第2周波数は上記周波数帯の中で、ジャイロトロン設計の観点から138GHzとした。110GHzと138GHzの2周波数で、1MW以上の長時間出力が可能なジャイロトロンを実現するため、ジャイロトロンの主要部位であるダイヤモンド窓,空胴共振器,準光学モード変換器の設計を行った。離散的な特性を持つ各機器のパラメータ群の中から最適な条件を見つけ、その条件で設計を行った結果、両方の周波数について、1MW以上の長時間出力が可能な設計結果が得られた。上記設計に基づき、新規ジャイロトロンを製作し、初期的な試験を行った結果、ほぼ期待通りの出力が得られ、設計に大きな問題がないことを確認した。

論文

Hydrogen isotopes retention in gaps at the JT-60U first wall tiles

吉田 雅史; 田辺 哲朗*; 林 孝夫; 仲野 友英; 福本 正勝; 柳生 純一; 三代 康彦; 正木 圭; 伊丹 潔

Fusion Science and Technology, 63(1T), p.367 - 370, 2013/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

JT-60U第一壁タイルの側面への水素蓄積量を評価するために、外側第一壁からポロイダル及びトロイダル方向に炭素タイルを数枚取り出し、タイル側面に蓄積した水素量を昇温脱離法(TDS)にて測定した。得られた結果をこれまでに測定されてきたプラズマ対向表面での結果と比較することで、タイル側面の温度は、プラズマ対向表面のように温度が上昇していること、タイル側面への水素蓄積量は時間とともに増加することが明らかとなった。その結果、JT-60U第一壁全体のタイル側面での水素蓄積速度は4e19 H+D/sと見積ることができた。これは、これまで水素蓄積量が最も多いとされるダイバータタイル表面の再堆積層でのそれ(3.4e19 H+D/s)とほぼ同等であることがわかった。このことは、第一壁タイル側面の単位面積当たりの蓄積速度は極めて低いものの、タイル側面の全面積が1桁以上大きいことに由来している。

論文

Nuclear analysis of ITER equatorial EC launcher

高橋 幸司; 飯田 浩正*; 小林 則幸*; 梶原 健; 坂本 慶司; 大森 俊道*; Henderson, M.*

Fusion Science and Technology, 63(1T), p.156 - 159, 2013/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

ITER水平ポートECランチャーの要素機器における核発熱や中性子負荷、後方部におけるハンズオンメインテナンスの可能性などを評価するための核解析を行っている。モンテカルロ粒子シミュレーションコードを用いて、プラズマからランチャー周りの空間への中性子漏洩を計算した。その結果、ランチャーポートプラグと真空容器のポートとの細いギャップや、ポート壁を介して漏洩する中性子がランチャー後方での中性子フラックスに影響することが判明したものの、停止後線量率は、設計許容値である100$$mu$$Sv/hレベル程度になることがわかった。

論文

Design and operation of TE$$_{31,12}$$ high power gyrotron

梶原 健; 小田 靖久; 高橋 幸司; 春日井 敦; 坂本 慶司

Fusion Science and Technology, 63(1T), p.35 - 39, 2013/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:21.27(Nuclear Science & Technology)

A high power gyrotron is designed and tested. The design is based on the TE$$_{31,8}$$ 1 MW gyrotron. The higher power design is realized by choosing TE$$_{31,12}$$ higher order oscillation mode, because the larger n (= 12) number gives lower loss on the cavity wall, which allows more than 1 MW oscillation. Since, the beam radius at cavity is same for TE$$_{31,8}$$ and TE$$_{31,12}$$, the electron gun, beam tunnel and collector can be same as TE$$_{31,8}$$ gyrotron. The cavity, mode converter and internal mirrors are optimized for TE$$_{31,12}$$ oscillation. An initial test of the TE$$_{31,12}$$ high power gyrotron is performed in JAEA test stand. It is successfully achieved stable 1 MW operation (1030 kW/2s). The longest shot is 550 kW/198s.

論文

Coupling and heating experiments using fast wave antenna with back faraday shield on JFT-2M

小川 俊英; 三枝 幹雄*; 川島 寿人; 金澤 貞善*; JFT-2Mグループ

Fusion Technology, 39(1T), p.305 - 308, 2001/01

JFT-2Mで行ったバックファラデーシールド付速波アンテナの結合及び加熱実験について報告する。一般にアンテナ-プラズマ間隔($$delta$$)が広がるとともにアンテナ結合抵抗は減少するが、バックファラデーシールド付アンテナでは$$delta$$=5cmのダイバータ配位プラズマに対して10$$Omega$$以上の結合抵抗が得られており、同じサイズの従来型ファラデーシールド付アンテナに比べて結合性能は大幅に改善されることを確認した。トロイダル磁場2.2T、平均電子密度1$$times$$10$$^{19}$$m$$^{-3}$$のプラズマに対して250kWの速波加熱により、軟X線スペクトル測定からプラズマ中心部で0.35keV(T$$_{e}$$=1.1keV→1.45keV)の電子温度上昇を観測した。550kWまでのパワーレベルでトロイダル電解や粒子シールド効果に起因するアンテナ表面での放電等は発生しておらず耐電圧性能においても顕著な問題は発生してない。

論文

Collective Thomson scattering deagnostic for fast ion deuterium to tritium ratio measurement in open magnetic systems

Lee, S.; 近藤 貴; 芳野 隆治; Cho, T.*; 平田 真史*; 三浦 幸俊

Transactions of Fusion Technology, 39(1T), p.151 - 154, 2001/01

本研究ではレーザーを用いた開放端系プラズマ内部のイオン温度、及び高速イオン計測手法を提案する。さらに核融合反応により生じた$$alpha$$粒子がヘリウム灰として残留する割合や重水素-三重水素比等、炉心プラズマの実現と制御に対し重要な物理量の測定手法についても述べる。炭酸ガスレーザーによる微少角協同トムソン散乱法では、開放端装置における軸方向イオン温度及び高速イオン密度分布が単独のビームラインで同時計測可能である。また磁場に垂直な方向の散乱光成分を検出することで、イオンサイクロトロン周波数に共鳴した櫛形のスペクトル分布からヘリウム灰密度や燃料比が推定できる。本論文では開放端型炉心プラズマからの散乱光強度を計算により求め、本方式の実現可能性を示すとともに、現在稼働中のタンデムミラー装置GAMMA10において実証試験を行うための新計測方式についても言及した。

論文

Advanced particle simulation of open-field plasmas in magnetic confinement systems

滝塚 知典; 細川 哲也*; 清水 勝宏

Transactions of Fusion Technology, 39(1T), p.111 - 118, 2001/01

磁場閉じこめ方式における開放系プラズマの粒子シミュレーションは、流体シミュレーションに導入されている物理モデルの検証に必要である。先進的粒子シミュレーションコードPARASOLを開発した。このコードには、静電的PIC法に加えて二体衝突モデルが採用されている。シミュレーションモデルについて詳しく記述されている。PARASOLシミュレーションで得られた、シース入口での境界条件について示されている。E$$times$$Bドリフトの効果、拡散損失と放射冷却の効果について調べた。磁力線に沿った熱輸送についても研究した。

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