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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。
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。
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。
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.
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。
谷本 壮; 西内 満美子; 三島 陽介*; 木久山 健士郎*; 森岡 朋也*; 森田 澄*; 金崎 真聡; Pirozhkov, A. S.; 余語 覚文; 小倉 浩一; et al.
no journal, ,
The fast electron spectrum was measured simultaneously with the proton energy in the interaction between the solid and the high intense laser. There were two components in the electron spectrum. The higher electron temperature component was almost explained by the ponderomotive formula. The total electron spectrum including the lower temperature component was also explained by a simple model. The detected maximum proton energy was 23 MeV with SUS thin foil target.
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。
杉山 直弥*; 池原 優*; 三枝 幹雄*; 森山 伸一; 小林 貴之
no journal, ,
核融合研究における電子サイクロトロン周波数帯電流駆動装置に用いられる周波数可変ジャイロトロンに対応した、高パワー広帯域の偏波変換器の開発を行っている。時間領域差分法を用いて110, 130, 140GHzに適用できる偏波変換器について解析し、広い帯域で良好な特性を実現するためには深溝型の反射鏡を用いるのが有効であることがわかった。そこで導波管マイターベンドに深溝型の反射鏡を組み込んだ構造の広帯域偏波変換器を設計した。
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。
山口 敏和*; 武市 天聖*; 小松 怜史*; 福成 雅史*; 小紫 公也*; 小田 靖久; 梶原 健; 高橋 幸司; 坂本 慶司
no journal, ,
マイクロ波ロケットの推進性能に寄与するミリ波駆動デトネーションの伝播速度はレーザー推進の場合に比べ速いことが知られている。この速すぎる伝播により電離領域の加熱率が低く、十分にデトネーション波背後の圧力が上昇し流体のエンタルピーに変換されていないと考えられる。したがって、その伝播を最適な速度に制御できれば、推進効率が向上すると期待される。この伝播速度制御のため、ジャイロトロンから照射されるミリ波のビームプロファイルを位相補正鏡により変換し、伝播速度を遅くして推進性能を向上させた。
渥美 幸平*; 菅原 修平*; 山口 智輝*; 三枝 幹雄*; 小田 靖久; 高橋 幸司; 梶原 健; 坂本 慶司
no journal, ,
トカマク型核融合炉ではプラズマ閉じ込めを劣化させる新古典ティアリングモードが発生するが、その安定化には電子サイクロトロン電流駆動方式による磁気島のO点への局所的な電流駆動が有効である。従来は、X点を避けてO点に電流駆動するため、ジャイロトロンの電源をON/OFFさせデューティ50%で行ってきたが、ジャイロトロンの電源をONにしたままビーム経路を高速に切り替えることができれば、ジャイロトロンの出力を100%電流駆動に生かすことが可能になる。本研究では、ジャイロトロンの高速周波数変調による大電力ミリ波帯の広帯域高速スイッチであるリング共振器型高速スイッチを提案し、FDTD法を用いた電磁界解析を行い、短パルスモデルの設計・製作を行った。
中村 龍史; Esirkepov, T. Z.; Koga, J. K.; Pirozhkov, A. S.; Bulanov, S. V.; 神門 正城
no journal, ,
プラズマ波を使い電磁波を反射させ周波数を上昇させる相対論飛翔鏡のアイデアが提案されている。周波数の上昇率はプラズマ波の位相速度で決まり、その相対論因子
を用いておよそ
と表される。プラズマ波の位相速度は、通常レーザーの群速度で近似されるが、波束崩壊が起こる際にはこれより低い値となる。本研究では、波束崩壊時のプラズマ波の位相速度及びプラズマ波の厚さを制御することを目的に数値解析を行った。これらの物理量は、レーザーのパルス長や集光径のみならず、プレパルスに起因するプラズマ温度やガス種にも強く依存することが明らかとなった。
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。
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。
神藤 勝啓; 和田 元*; 西田 睦聡*; 木崎 雅志*; 津守 克嘉*; 西浦 正樹*; 金子 修*; 笹尾 眞實子*
no journal, ,
大出力正イオンビームのビームプロファイルを診断するための新しい方式として、負イオンビームプローブシステムを提案してきた。核融合科学研究所のNBIテストスタンドにおいて行われている負イオンビームプローブシステムの原理検証実験の現状について報告する。引き出されるビームの形状が長方形の水素負イオン源がテストスタンドに設置されており、イオン源より引き出された水素負イオンビームの前電流量を測定した。3kVの引き出し電圧で10マイクロアンペアの水素負イオンビームを引き出すことができた。
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。
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。
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。