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近藤 浩夫; 古川 智弘; 平川 康; 井内 宏志; 金村 卓治; 井田 瑞穂; 渡辺 一慶; 堀池 寛*; 山岡 信夫*; 松下 出*; et al.
Proceedings of Plasma Conference 2011 (PLASMA 2011) (CD-ROM), 2 Pages, 2011/11
ITER-BA活動の一つであるIFMIF/EVEDAの枠組みでEVEDAリチウム試験ループ(以下、ELTL)の設計,建設活動を進めてきた。ELTLは、リチウム保有量約5000l (2.5トン),最大流量3000l/min (試験部: 20m/s)であり、リチウムターゲットの安定性やリチウム純化に関する実証試験に用いられる計画である。ELTLの建設は、2009年11月より開始され、2010年11月に完成となった。引き続き行われた試運転(性能確認試験)では、所期の性能を満足することを確認し、最終的にはターゲットアッセンブリにおいて最高流速のおよそ1/4である5m/sのリチウムターゲット流を安定に流すことに成功した。
関 洋治; 廣瀬 貴規; 谷川 尚; 榎枝 幹男
Proceedings of Plasma Conference 2011 (PLASMA 2011) (CD-ROM), 2 Pages, 2011/11
ITERに実装されるテストブランケットモジュールでは、核融合環境下において総合的な機械試験が実施される。固体増殖水冷却方式のテストブランケットモジュールが日本の主要な選択肢とされ、研究開発が進展している。ITERにおいて機械試験を実施する前に、テストブランケットモジュール内の機能を予測する解析ツールを開発し、発展させることが必要である。特に、トリチウムの生成と回収の予測手法の確立と解析ツールの開発は、最重要課題である。さらに、増殖材充填体内を通過するヘリウムパージガスの予測手法を確立し構築することは、テストブランケットモジュールや同方式を採用した原型炉のパージガス補器系統の設計において重要である。そこで、本研究では、増殖材微小球充填体内のヘリウムパージガスにより輸送されるトリチウムの流動挙動の把握を目的として、数値シミュレーションを実施した。数値シミュレーションの結果では、増殖材充填体内の流路位置にトリチウム濃度分布が依存し、特に出口の壁近傍でトリチウム濃度が最大であることを定量的に示した。
宮戸 直亮; Scott, B. D.*; 矢木 雅敏
Proceedings of Plasma Conference 2011 (PLASMA 2011) (CD-ROM), 2 Pages, 2011/11
The standard gyrokinetic model, which is originally formulated for perturbations with short wavelength and small amplitude, is not always valid in the long wavelength regime. The reduced (gyrokinetic) Poisson equation or the gyrokinetic quasi-neutrality condition in the standard model is no longer sufficient to obtain electrostatic potential in the long wavelength regime. Since the polarization term including the electrostatic potential goes to higher order, the other higher order terms which are not considered in the standard model are needed to obtain the electrostatic potential. Taking into account a higher order displacement vector associated with the guiding-center transformation, we find additional higher order terms coming from nonuniformity of magnetic field in the gyrokinetic Poisson equation and the quasi-neutrality condition.
辻本 和文
Proceedings of Plasma Conference 2011 (PLASMA 2011) (CD-ROM), 2 Pages, 2011/11
中性子ビームは、材料科学や生命科学等の科学分野や工業分野で広く使われている。代表的な中性子源には、(1)RI,(2)原子炉、及び(3)加速器を用いたものがある。大強度の中性子源としては研究用原子炉が長く用いられてきたが、近年、高エネルギー陽子加速器を用いた大強度核破砕中性子源が実用化されてきている。日本では、日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構が共同で進めているJ-PARCの物質・生命科学実験施設に水銀をターゲットとした核破砕中性子源が建設され、2008年から供用を始めている。さらに、核破砕中性子の将来的な利用方法として、加速器駆動核変換システムの研究開発が進められている。
錦野 将元; 山本 稔*; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 寺川 康太*; 南 康夫*; 武井 亮太*; 大西 諒*; 石野 雅彦; 海堀 岳史; et al.
no journal, ,
フェムト秒レーザー照射によるアブレーション等の現象の理解は、レーザープロセッシングの新たな可能性を開拓するために不可欠である。高空間・高時間分解能で取得したダイナミクスに関する情報は、フェムト秒レーザーによるアブレーション現象を直接知ることができるため有効な手段である。そこで低密度プラズマの影響を受けずに物質表面の構造変化を直接観察することが可能な軟X線レーザーをプローブ光とするポンプ・プローブ計測を行い、レーザーアブレーション過程の時間分解イメージングを行った。フェムト秒レーザーの照射強度によって生成されるアブレーション領域を3つの領域に分けて得られた計測結果について講演を行う。
小瀧 秀行; 神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 川瀬 啓悟*; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; 桐山 博光; 岡田 大; 大東 出; 亀島 敬*; et al.
no journal, ,
高強度レーザーにより生成されるプラズマ中の高電場(ウェーク場)を用いて、超短パルスのX線及び電子ビーム源をつくることができる。チタンサファイアレーザーとプラズマとの相互作用を用いて、超短パルスの電子ビーム生成(レーザー電子加速)及び超短パルスX線の発生(フライングミラー)の実験を行った。安定化した電子ビームを用いて、電子ビームのパルス幅計測を行った。40フェムト秒160mJのレーザーを用いて実験を行った。電子ビームは、レーザーパルス中でレーザーにより電場を受ける。この電子の振動をエネルギー空間で計測し、電子ビームのパルス幅が4fs(FWHM)であることを測定した。プラズマ波に対向にレーザーパルスを入射し、このレーザーパルスをプラズマ波で反射及び集光することができる(フライングミラー)。このとき反射光は、短波長側にシフトし、パルス幅も圧縮される。このフライングミラーにより、アト秒のX線発生が可能となる。30フェムト秒,520mJのレーザーを用いて、フライングミラー実験を行った。本実験により、ソースパルスをプラズマ波に衝突させたときのみ、20nmのX線が発生していることが確認できた。
森 雅博
no journal, ,
BA(幅広いアプローチ活動)の事業の一つである国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)では、CSC(Computational Simulation Center)における大型計算機の運用を2012年1月に開始する。このCSC大型計算機は、最大1.3PFlopsの演算性能を持ち、ITER, BA及び磁場閉じ込め核融合研究のために、日欧の研究者の利用に供される。本シンポジウムにおいて、IFERC-CSCの活動概要,研究プロジェクトの公募スケジュール等とともに、トロイダル核融合プラズマシミュレーション研究(トカマク,ヘリカル),炉心プラズマ統合シミュレーション研究,核融合炉材料設計のためのシミュレーション研究など、国内におけるIFERC-CSC利用予定の幾つかの研究プロジェクトを紹介する。
山中 晴彦; 渡邊 和弘; 土田 一輝; 戸張 博之; 武本 純平; 井上 多加志
no journal, ,
原子力機構は国際熱核融合実験炉ITERのための日本国内機関(JADA)として、欧州国内機関(EUDA)との協力のもと、ITERプラズマの加熱・電流駆動のための高エネルギー中性粒子ビーム入射装置の研究開発を進めている。原子力機構は中性粒子ビームのもととなる負イオンを1MeVまで加速するために、直流-1MVを発生させることができる超高圧直流電源を供給する。この超高圧電源の設計と開発の現状を、JADAのITERへの貢献として報告する。中でもウォータチョークのためのセラミック絶縁管及び-1MV絶縁変圧器のR&Dの状況をトピックスとして報告する。
白石 淳也; 相羽 信行; 矢木 雅敏
no journal, ,
JT-60SAに代表される高
定常トカマクの開発において、抵抗性壁モード(RWM, Resistive Wall Mode)の不安定化による値制限の改善が重要課題となっており、プラズマ回転によるRWMの安定化機構の解明が求められている。このため、本研究では、実形状のトカマクプラズマに対して、プラズマ回転を含むRWM解析コードの開発を行った。抵抗壁が存在する場合のプラズマの安定性は、プラズマ,真空領域及び抵抗壁におけるエネルギーバランスを解くことで求められる。トカマク配位において真空磁気エネルギー及び抵抗壁におけるエネルギー散逸を計算するモジュール"RWMaC"を開発し、回転を含む線形MHDコードMINERVA(プラズマの運動エネルギーとポテンシャルエネルギーを計算)に実装した。MINERVA/RWMaCは安定性を初期値問題として解析できるため、少ない計算時間でRWM成長率を計算できる等の特徴がある。コード検証のため、MINERVA/RWMaCと米国のRWM安定性コードMARS-Fコードのベンチマークを行い、幅広い壁位置及び時定数にわたって、RWM成長率が一致することを確認した。さらに、本コードをJT-60SA解析へと応用し、RWM成長率に対するプラズマ回転の効果を解析した。
小島 有志; 花田 磨砂也; JT-60NBI開発グループ
no journal, ,
JT-60SAに向けて、既存の24台の正イオン源と2台の負イオン源を用いて、合計30-34MWの重水素中性粒子ビームを100秒間入射する中性粒子入射装置(NBI)の開発を行っている。正イオンNBIは2MW, 30秒のビーム入射において加速電極冷却水の温度は既に定常に達しており、唯一慣性冷却であった再電離ビーム保護ダクトを水冷化する。NBI用電源は、回路部品の容量や構成の変更で対応できる。漏洩磁場の増大に対しては、磁気シールドの増強とともに、電極孔を一部マスクすることにより、長パルス入射の見通しを得た。負イオンNBIはこれまで500keV, 3A, 0.8s及び350keV, 3MW, 29sのビーム生成を達成している。真空耐電圧は、大面積多孔電極の耐電圧データベースを取得し、従来の負イオン源を大きく改造することなく、加速電極間のギャップ長や電極孔数を調整して改善が可能である。NBI用電源は、おもに加速電源のインバーターを増設する。負イオン源については、テストスタンドを製作して、負イオン生成の長パルス試験を実施する予定であり、現在建設中である。
久保 博孝; 新井 貴; 長谷川 浩一; 星 亨*; 川島 寿人; 前崎 喜孝; 正木 圭; 澤井 弘明; 柴沼 清; 田部 正人; et al.
no journal, ,
JT-60SAは、大型超伝導トカマク装置であるので、その組立には一貫性及び高精度が要求される。本講演では、JT-60SAの本体組立に対する検討結果について発表する。まず、一貫性のある高精度の組立を実現するために必要な絶対座標系を、JT-60トーラスホールの座標系に基づいて定義した。ここでは、運転中の真空容器中心の位置を、絶対座標系の原点((x,y,z) = (0,0,0))とした。一貫性のある全体組立シナリオを立案した。さらに、トロイダル磁場コイルなど主な構成機器の組立手順及び組立治具を検討した。
江尻 満*; 喜多村 和憲*; 荒木 隆夫*; 大森 順次*; 浅野 史朗*; 早川 敦郎*; 芝間 祐介; 正木 圭; 逆井 章
no journal, ,
トカマク型核融合装置のプラズマ運転では電磁力が載荷され、また、ベーキング運転を行うために熱荷重も作用する。このため、重力支持脚では、自重だけでなく、これらの設計値を満足する構造健全性を有する必要がある。重力支持脚では、板ばねを用いて、電磁荷重支持方向に剛、熱荷重緩和に柔となる構造機能性を同時に達成する。本検討では、これら板ばねの座屈強度に注目し、板ばね構造に対する、機械加工及び溶接に起因する幾何学的不整を考慮して、解析をした。この結果、本支持構造では、想定される初期不整を考慮しても、十分な座屈強度を有することがわかった。
柳 寛*; 澁井 正直*; 金原 利雄*; 持田 務*; 江尻 満*; 浅野 史朗*; 芝間 祐介; 正木 圭; 逆井 章
no journal, ,
JT-60SA真空容器構造は、D型断面を有する二重壁構造である。この構造は、内壁及び外壁と補強にポロイダルリブにより構成され、SUS316L(Co
0.05wt%)で製作される。補強リブへの外壁の溶接(これを連続プラグ溶接と呼ぶ)は、二重壁構造の外からなされる。したがって、二重壁の内部から溶接裏波ビードを確認することは困難であり、溶接接続部では不完全溶込みを仮定する。本検討では、この連続プラグ溶接に積極的に不完全溶込みを導入した継手に対して、これら不完全溶込みの疲労強度及びその挙動への影響を調査するために疲労試験を行った。
川島 寿人; 清水 勝宏; 星野 一生; 滝塚 知典*; 櫻井 真治
no journal, ,
設計製作の進む超伝導トカマク装置JT-60SAにおいて、統合ダイバータコードSONICを用いて、ダイバータのシミュレーションを実施している。今回、磁力線方向の熱輸送を考慮し、イオンフラックスリミターのモデルを新たにSONICに取り入れた。リミターにかかわるファクター
を0.5から10まで変えた場合、エッジプラズマ領域での密度の減少と温度の増大は、リミッター効果を考慮していないケースと比較すると=0.5において顕著であり、の増大とともに急激に弱まることがわかった。一方、通常固定値を仮定している粒子と熱の径方向拡散係数(D, 
)のエッジプラズマに対する影響を、それぞれD=0.1
1m
/sと=0.12m/sの範囲で調べた。ダイバータ板への熱流束がDの減少によって7.5から10.5MW/mまで増大し、その依存性が、のそれより強いことが明らかとなった。
谷塚 英一; 波多江 仰紀; 草間 義紀
no journal, ,
ITERをはじめとする燃焼プラズマの計測における重要課題として、光学系の分光透過率較正とスペクトルの解釈がある。2種類の波長の異なるレーザーパルスをプラズマ中に入射し、2種類のトムソン散乱スペクトルを同時に説明できるように電子温度と波長帯ごとの相対分光透過率を得る手法と、計測時の背景光をすべての観測視線について説明できるように、ある特定の波長の透過率を求める方法を組合せることにより、プラズマ実験中に分光透過率の較正ができる見通しを示した。さらに、トムソン散乱のスペクトルが計測系の配置で決まる特定の方向の電子速度分布関数(EVDF)を反映していることを利用し、EVDFの非等方性を局所的に測定する方法について詳細に検討した。レーザーを反射させるなどして実効的に2種類の測定系の配置を得て、磁力線がレーザー伝搬方向と観測視線のなす角の2等分線に平行又は垂直のときに、最も精度よく垂直及び平行方向の電子温度がそれぞれ得られること、理想的な配置から20度程度のずれが許容できることを示し、本手法が核融合プラズマの平衡,電流分布等の研究に有力であることを明らかにした。
芝間 祐介; 正木 圭; 中村 誠俊; 神永 敦嗣; 三代 康彦; 櫻井 真治; 柴沼 清; 逆井 章
no journal, ,
原子力機構では、日欧共同サテライトトカマクプログラムの一環として、超伝導トカマク装置JT-60SAを建設中である。装置の大型容器構造として、真空容器(150トン)とクライオスタット(610トン)に焦点を当てて、設計と製作の現状を述べる。これらは、構造規格にASME BPVC Section VIII Division 2を基本として設計されている。真空容器では、大半径10m,高さ6.6mの低コバルトステンレス鋼316L製の二重壁トーラス構造で、高いトロイダル一周抵抗と設計荷重に耐えうる軽構造を両立し、日本側で製作される。また、クライオスタットでは、装置を包括する大半径14m,高さ16mの真空断熱容器を構成する低コバルトステンレス鋼304製の一重容器構造で、欧州側で製作される。これらの構造の現状の詳細を報告する。
浦野 創
no journal, ,
2011年のNuclear Fusion Award受賞報告を行う。該当論文「H. Urano, et al, Dimensionless parameter dependence of H-mode pedestal width using hydrogen and deuterium plasmas in JT-60U, Nucl. Fusion, 48, 045008 (2008)」は、Hモード周辺輸送障壁幅の無次元パラメータ依存性を異なる燃料核種の導入によって解明した研究である。現在のITERでの標準運転モードの周辺輸送障壁幅の予測にも使われている。
本多 充; 菊池 満; 安積 正史*
no journal, ,
The collisionality dependence of a shielding factor of a neutral beam driven current, which is generally neglected for most models currently used, is shown to be important especially for present-day tokamak experiments. An addition of friction coefficients involving beam ions to the Matrix Inversion method based on the moment approach readily makes it possible to estimate the collisionality-dependent shielding factor. The models proposed coincide with the collisionless model in the collisionless limit. They clearly elucidate the strong dependence of the shielding factor on collisionality, indicating that using a collisionless model always overestimates a beam driven current.
小林 貴之; 諫山 明彦; 星野 克道; 横倉 賢治; 下野 貢; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 寺門 正之; 平内 慎一; 和田 健次; et al.
no journal, ,
JT-60SAに向けた高出力・長パルス電子サイクロトロン加熱・電流駆動装置の設計と開発を進めている。マイターベンドでのモード変換損失を低減するため、内径が従来の31.75mmの約2倍(60.3mm)の導波管を導入し、高出力伝送試験を開始した。これまでのところ大きな問題なく調整が進み、出力0.5MWで5秒間まで到達した。電子サイクロトロン波加熱・電流駆動装置の運転領域を広げるため、従来の周波数である110GHzに137.6GHzを加えた、2周波数システムの開発を開始した。新たに2周波数ジャイロトロンを設計し、110GHzと137.6GHzの両方の周波数について、1MWを超える出力が30%より十分に高い効率で得られることを示した。
宮田 良明; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 井手 俊介; 浦野 創
no journal, ,
コイル数が少ないJT-60SA, ITER、及び将来の核融合炉において、プラズマ位置形状制御は重要な研究課題である。プラズマ位置形状制御の検討のため、平衡計算部と'isoflux'コントローラーにより構成されているシミュレータの開発を進めている。コントローラーは指定された点のポロイダル磁束が等しくなるように、ポロイダルフィールド(PF)コイルの電流を制御する。平衡計算部は渦電流の効果を取り入れて、指定されたPFコイル電流から平衡を解く。開発中の制御シミュレータを用いて、ポロイダルベータと内部インダクタンスの変化に対応した位置形状制御を模擬した。