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論文

データ駆動アプローチを用いた雪崩的乱流輸送現象の解析

朝比 祐一; 藤井 恵介*

プラズマ・核融合学会誌, 97(2), p.86 - 92, 2021/02

本研究では、5次元ジャイロ運動論的シミュレーションによる大規模データを、データ駆動科学的手法により解析した。まず、少数の波が支配的なコヒーレントな状態と様々な波が入り乱れる乱雑な状態の判別を、特異値分解を用いて行った。これにより突発的に起こる熱輸送現象のあとプラズマは乱雑な状態になること、乱雑さはその後自発的に減少すること、次の突発現象はそのような自己組織化の後に起きることが明らかになった。この過程はLandau減衰をはじめとする速度空間構造の変化と密接に変化していると考えられる。しかし、従来手法では5次元位相空間構造の時系列解析は不可能であった。そこでさらに主成分分析による位相空間構造データの圧縮技術を開発した。圧縮されたデータを利用しても突発的輸送が表現できることや、どのような位相空間構造が突発的輸送と関連しているかを論じる。

論文

レーザーによる半導体・誘電体の励起過程の観測とその利用の新展開,2; 膜剥離ダイナミクスから見た透明材料のフェムト秒レーザーアブレーションにおける非熱効果の研究

熊田 高之

プラズマ・核融合学会誌, 96(4), p.176 - 180, 2020/04

AA2019-0379.pdf:0.66MB

フェムト秒レーザーを用いた精密加工技術の高度化を目指す上で膨張波が引き起こす剥離現象(非熱効果)の理解が欠かせない。我々は破壊測定ながら数万ショットの積算測定ができる高感度時間分解反射率装置を開発して、これまで金属・半導体材料でしか報告されていなかった非熱効果による膜剥離現象を透明材料においても新たに観測することに成功した。大方の予想に反し、剥離膜は耐熱材料である溶融石英のみならず熱耐性の低い透明高分子材料においても明瞭に観測されている。両材料の高い高温粘性が熱による膜の断片化を抑制したものと考えられる。

論文

粒子加速器における負イオン源の長時間運転の進展と産業利用

小栗 英知

プラズマ・核融合学会誌, 95(7), p.340 - 344, 2019/07

粒子加速器用の負イオン源は現在、基礎科学分野から医療,産業分野まで幅広く利用されている。負イオンを用いた大型陽子加速器施設のひとつであるJ-PARCでは現在、高周波駆動型のイオン源を使用して約50mAの負水素イオンビームを連続3か月間、加速器に供給している。また、イオン源のビーム電流を一定に保つためのビーム電流フィードバックシステム機能を備え、オペレータを必要としない自動運転を実現している。J-PARC用負水素イオン源は、大強度ビームを生成するとともに実用機として十分な寿命及び安定性を有しており、J-PARCで行われている幅広い最先端研究の進展に大きく貢献している。

論文

最近の核融合中性子工学の進展,3; CADデータからの自動変換による核解析

佐藤 聡; 近藤 恵太郎

プラズマ・核融合学会誌, 92(4), p.266 - 268, 2016/04

ITERや核融合DEMO炉、IFMIF等の核解析では、近年、変換コードにより3次元CADデータから自動的に作成したMCNPの形状入力データを用いて放射線輸送計算が行われている。本解説記事では、CADデータからMCNPの形状入力データへの変換コード開発の現状及びその適用例を紹介する。併せて、MCNPの計算結果の可視化方法に関しても紹介する。

論文

最近の核融合中性子工学の進展,2; 核融合炉の核解析

今野 力

プラズマ・核融合学会誌, 92(4), p.261 - 265, 2016/04

核融合炉の核解析で使われる計算コード、核データライブラリーについて、基礎ではあるが、意外に知られていない重要な点を中心に初心者だけでなく経験者にも役立つ情報を解説する。

論文

国際核融合エネルギー研究センターの高性能計算機システムHeliosを利用した国内シミュレーション研究プロジェクトの進展

石澤 明宏*; 井戸村 泰宏; 今寺 賢志*; 糟谷 直宏*; 菅野 龍太郎*; 佐竹 真介*; 龍野 智哉*; 仲田 資季*; 沼波 政倫*; 前山 伸也*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 92(3), p.157 - 210, 2016/03

幅広いアプローチ協定に基づいて国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)の計算機シミュレーションセンター(CSC)に設置された高性能計算機システムHeliosは、2012年1月に運用を開始し、日欧の磁気核融合シミュレーション研究に供用され、高い利用率の実績を示すとともに、炉心プラズマ物理から炉材料・炉工学にわたる広い分野で多くの研究成果に貢献している。本プロジェクトレビューの目的は、国内の大学や研究機関においてHeliosを利用して進められているシミュレーション研究プロジェクトとその成果を一望するとともに、今後予想される研究の進展を紹介することである。はじめにIFERC-CSCの概要を示した後、各研究プロジェクト毎にその目的、用いられる計算手法、これまでの研究成果、そして今後必要とされる計算を紹介する。

論文

ITERだより,56

大原 比呂志; 林 ジェニファー*

プラズマ・核融合学会誌, 92(3), p.236 - 237, 2016/03

(1)インド国内機関が調達する低温循環装置を原子力機構が保有する試験装置を用いて試験することについて、2013年6月に協定を締結して以来、2015年9月に2種類の試作低温循環ポンプと試験用クライオスタットが原子力機構に搬入され、同年12月に試験が無事終了し、インドは試験結果を基に実機調達に取り掛かる予定である。(2)コッククロフトウォルトン型の加速器である核融合中性子源FNSは、トリチウム生成率を中心とする実験データを取得し、これらの実験の結果がITERの遮蔽設計裕度に反映されている。また、核設計の精度を大きく左右する核データライブラリーの精度向上にも大きく貢献してきた。FNSは原子力機構六ケ所核融合研究所での新たな中性子源開発を開始するため、運転を停止した。(3)MIIFED-IBF2016は、2016年2月8日-10日の3日間、モナコ公国において、アルベール大公のオープニングスピーチより会議がスタートした。企業間、国内機関-企業間の情報交換、企業のITER調達活動への参入、協力の促進が目的である。原子力機構はブースを開設し、各々の調達活動を紹介した。さらに、企業間のビジネス面談が積極的に行われ、各機関, 企業が公式・非公式な話し合いを通してITERプロジェクトのパートナーシップの強化を確認した。

論文

液体ダイバータ

嶋田 道也; 宮澤 順一*

プラズマ・核融合学会誌, 92(2), p.119 - 124, 2016/02

AA2015-0751.pdf:0.61MB

能動対流型の液体金属ダイバータは、原型炉における熱負荷除去やディスラプション対策などの課題を解決する選択肢として有望である。この章では、研究の動機、これまでの経過、最近の動き、将来の展望、研究の課題について概説する。

論文

炉設計特別チームだより,3

坂本 宜照

プラズマ・核融合学会誌, 92(2), P. 149, 2016/02

原型炉設計合同特別チームの活動状況を報告する。特別チームでは、ボトルネックになるグループ横断的緊急課題に対処しつつ、特別チームにとどまらない広いコンセンサスの形成を目的に、ワーキンググループ(WG)を設置し集中的な議論を開始している。運転計画WGでは、原型炉運用中に確立されるべき技術・データとその取得に要する期間の分析を通して運転計画の骨子案を検討し、「原型炉が何をすべき炉であるか」を明確にする。ブランケットWGは、原型炉ブランケットの設計指針をまとめるために設置した。超伝導コイルWGは、原型炉用超伝導コイル設計の基本方針と開発戦略を策定する予定である。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,53

河野 康則; 秋山 毅志*; 石川 正男; 磯部 光孝*; 伊丹 潔; 江尻 晶*; Peterson, B.*

プラズマ・核融合学会誌, 92(2), P. 145, 2016/02

ITPA(国際トカマク物理活動)計測トピカルグループは、ITERの計測・制御に関する最重要課題及び今後実施すべき研究開発について議論・検討を行うグループであり、その第29回会合が、平成27年11月2日-6日の日程でITER機構(フランス)において開催された。主な報告・議論の内容を以下に記す。(1)最重要課題への取り組み状況:「壁反射光の影響評価」については、可視・近赤外域の光学計測への影響評価及び緩和手法について集中的に討議を行い、解決に向けた見通しを得るとともに、今後共同実験にて評価モデルの検証を進める方針とした。「プラズマ対向第一ミラーの寿命評価」については、RF放電を用いたクリーニング技術について、不純物堆積とクリーニングを繰り返した場合でも単結晶金属ミラーでは問題が無いとの実験結果が報告された。(2)ITPA共同実験の実施状況:「プラズマ対向第一ミラーの環境試験」、「損失アルファ粒子計測のための放射化プローブの環境試験」、「X線結晶イメージング分光計測と荷電交換再結合分光計測との比較実験」及び「新方式の動的シュタルク分光計測の検証実験」等について、それぞれ進展が報告されるとともに2016年の計画について検討が行われた。次回会合は、平成28年6月に、ノボシビルスク(ロシア)にて開催することとなった。

論文

幅広いアプローチ活動だより,59

星野 一生; 松永 剛; 奥村 義和

プラズマ・核融合学会誌, 92(2), p.146 - 147, 2016/02

幅広いアプローチ活動だより(59)では、第17回幅広いアプローチ(BA)運営委員会の開催、IFERC-CSC研究会の開催、サテライト・トカマク(JT-60SA)計画の進展に関して報告している。BA運営委員会は2015年12月11日にイタリアで開催され、日欧の委員,専門家,各事業長及び各事業委員会議長他の計41名が参加した。IFMIF/EVEDA事業、IFERC事業、サテライト・トカマク計画事業の2016年作業計画の承認並びにIFMIF/EVEDA事業及びIFERC事業の事業計画の更新が承認された。IFERC-CSC研究会(CSC:計算機シミュレーションセンター)には、CSCを利用した国内の研究者43名が参加し、各研究プロジェクトの成果報告とCSCに関する意見交換が行われた。サテライト・トカマク計画では、340度まで組立作業が完了している真空容器の最終20度セクターが仮合わされ、位置計測が行われた。今後、トロイダル磁場コイルの設置後、最終20度セクターの溶接接続が行われる。これら、BA活動における主要な出来事を国内コミュニティーに対して情報発信する。

論文

深冷蒸留を用いた水素同位体分離

山西 敏彦

プラズマ・核融合学会誌, 92(1), p.21 - 25, 2016/01

AA2015-0316.pdf:0.93MB

核融合炉トリチウム燃料システムでは、燃料としての重水素及びトリチウムの精製と、不純物としての軽水素の除去、炉で生じたトリチウム水からのトリチウムの最終的回収のために、水素同位体分離系が必要である。この水素同位体分離系では、比較的大流量の処理量を確保すると共に、軽水素中のトリチウムを低濃度にまで(環境放出レベル)下げるために高い分離係数が必要である。よって、大流量,高分離係数、両者を満たすことが可能な深冷蒸留塔が採用されている。また、深冷蒸留法は、カナダ及び韓国の重水炉において、重水からのトリチウム回収の最終プロセスとしても採用されている。ここでは、深冷蒸留塔の分離原理、これまでの研究開発状況、今後の課題について記述する。

論文

ITERだより,55

大原 比呂志; 森山 節子*; 林 ジェニファー*

プラズマ・核融合学会誌, 92(1), p.48 - 50, 2016/01

(1)2015年11月18日から2日間、ITER理事会が、フランスのサン・ポール・デ・デュランス市で開催された。プロジェクトの進捗についてレビューを行い、ITER計画と初期建設の段階から本格的な建設段階への変化期にある中、新機構長のリーダーシップの下で達成された成果に特に注目した。(2)原子力機構は1MV超高電圧直流電源の中核機器(直流発生器(DCG)の調達を担当し、この度DCG5台の開発が完了した。そのうち低電位側の3台は12月10日に目的地イタリア、パドバのRFX研究所に無事輸送された。(3)原子力機構ではITER向けTFコイル用構造物(TFCS)の製造計画に基づき、2014年4月から実機TFコイル用のTFCSの製作を開始し、11月にTFコイル第1号機用のAUの主構造体(全長14m)の製作を完了した。この後このAUにはトカマク内での他の機器と取合うための付属品やTFCSを冷却するための配管が取付けられ、2016年夏には本AUが完成する予定である。(4)11月のプラズマ・核融合学会第32回年会(名古屋大学)及び12月の低温工学学会(姫路商工会議所)の企業展示会に出展した。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,52

篠原 孝司; 林 伸彦; 諫山 明彦; 宮戸 直亮; 浦野 創; 相羽 信行

プラズマ・核融合学会誌, 91(12), p.797 - 800, 2015/12

2015年秋季に国際トカマク物理活動(ITPA)に関する5グループの会合が各グループ独立に開催された。「高エネルギー粒子物理」はウィーン(オーストリア)で開催し日本からは4名の参加があった。「統合運転シナリオ」は合肥(中国)で開催し日本からは2名の参加があった。「MHD安定性」はナポリ(イタリア)で開催し日本からは1名の参加があった。「輸送と閉じ込め物理」および「ペデスタル物理」はガルヒング(ドイツ)で開催し日本からは輸送3名(内TV会議参加2名)、ペデスタル3名の参加があった。それぞれ、各極の関係者と国際装置間比較実験やITERの物理に関する今後の課題、及び各グループの活動計画の議論が行われた。これらの会合の概要をまとめて報告する。なお、次回会合は2016年の春季に各グループ独立に開催する予定である。

論文

幅広いアプローチ活動だより,58

星野 一生; 松永 剛; 奥村 義和

プラズマ・核融合学会誌, 91(12), p.802 - 803, 2015/12

幅広いアプローチ活動だより(58)では、第17回IFERC事業委員会及び第16回IFMIF/EVEDA事業委員会の開催、サテライト・トカマク(JT-60SA)計画の進展に関して報告している。IFERC事業委員会には、メゾニエ議長をはじめ、日欧の委員,専門家,事業チーム等、33名が参加し、各活動の状況報告、2016年のIFERC事業の作業計画案、事業計画の改訂案等を審議し、BA運営委員会に対する技術的な勧告をまとめた。IFMIF/EVEDA事業委員会には、高津議長をはじめ、日欧の委員、専門家、事業チーム等、27名が参加し、各活動の状況報告、IFMIF/EVEDA事業の2016年の作業計画案、事業計画の改訂案等を審議し、新たな事業計画案をBA運営委員会が承認することを勧告した。サテライト・トカマク計画では、トロイダル磁場コイル等の組立用旋回クレーンが設置されるとともに、340度まで組立の進んだ真空容器の拘束治具の解体が進められた。また、トロイダル磁場コイル用高温超伝導電流リード6本が欧州から完納された。これら、BA活動における主要な出来事を国内コミュニティーに対して情報発信する。

論文

炉設計特別チームだより,2

坂本 宜照

プラズマ・核融合学会誌, 91(11), P. 743, 2015/11

原型炉設計合同特別チームの活動状況を報告する。2015年6月の発足以降、まずはプロジェクト管理の骨格作りに注力すると共に、BA原型炉設計活動で得られた技術情報を開示し、原型炉概念の確定のために解決しなければならない諸問題の共有を図っている。そこで、BA原型炉概念設計活動における技術情報や設計課題を共有化し、特別チーム活動に反映することを目的として、BA原型炉設計レビュー会合を実施した。また、第2回全体会合を開催し、活動状況を報告するとともに、産業界からの参画促進について意見交換を行った。

論文

ITERだより,54

大原 比呂志; 森山 節子*; 林 ジェニファー*

プラズマ・核融合学会誌, 91(11), p.741 - 742, 2015/11

(1)日本が調達を分担するCS導体を用いた試験コイルを製作し、原子力機構那珂核融合研究所が保有する大型超伝導コイル試験装置に組込み、性能確認試験が2015年7月に完了した結果、CS導体が実機動作条件において十分な導体性能を有することを確認した。今後もITER機構、米国も含めて詳細な導体性能の解析を行っていく予定である。(2)原子力機構は調達を担当するITER向けTFコイルの製作にあたり、実規模試作およびTFコイル製作装置の製作をメーカーと協力して進めている。実規模検証試験の結果を踏まえて、6月に実機TFコイル第1号機の1本目の巻き線について導体絶縁作業を実施し、成功裏に超伝導導体のPR溝への挿入を完了した。また、次工程のCP溶接作業についても無事完了し、第1号巻線の完成に向けて、DP絶縁およびDP含浸の作業を実施する予定である。(3)フランスITER機構で最後の第14回導体会議を9月に開催した。ITER参加6極から合計約40名が参加し、これまでに得られた技術的知見のレビューを含め技術課題と製作状況についての発表と議論を行った。最後に導体製作に関わった各極のメーカー等の功績をたたえ、プレートを作成しビゴITER機構長による除幕式を行った。

論文

幅広いアプローチ活動だより,57

星野 一生; 松永 剛; 奥村 義和

プラズマ・核融合学会誌, 91(10), p.700 - 701, 2015/10

幅広いアプローチ活動便り(57)では、国際核融合エネルギー研究センターサイトにおけるIFMIF原型炉加速器の進展、サテライト・トカマク(JT-60SA)計画の進展に関して報告している。IFMIF原型炉加速器では、高周波四重極加速器の高周波源2式と高圧電源7式、分電盤がスペインのCIEMAT研究所から納入され、据え付けが開始された。サテライト・トカマク計画では、中性粒子入射装置の長時間運転技術の開発に成功し、JT-60SAの長時間運転に目処を得た。また、2014年5月から開始したJT-60SAの真空容器の340度組立作業が完了した。これら、BA活動における主要な出来事を国内コミュニティーに対して情報発信する。

論文

ITERだより,53

林 ジェニファー*; 森山 節子*; 大原 比呂志

プラズマ・核融合学会誌, 91(9), P. 620, 2015/09

(1)第2回日中韓ITER国内機関技術会合が、2015年7月20-22日に京都府木津の日本原子力研究開発機構の関西光科学研究所で、日本がホスト国となって開催された。会議には各国の政府関係者も含め中国,韓国及び日本から合計約40名が出席し、ITER機器の製作技術に関する意見交換を行い、ITERプロジェクト成功に向けた3か国の強固な協力関係を確立した。(2)ITER計画の下、現在、ITER用中性粒子入射装置と同等な性能を有するNB実験試験施設(NBTF)をイタリア・パドバのRFX研究所に建設中である。原子力機構は、NBTF電源の中核機器(直流発生器、トランスミッションライン(TL)等)の調達を担当しており、現在TLの製作と工場試験を進めている。これまでに全長約100mのTLの8割の製作を終了しており、そのうち約5割に相当する部分の耐電圧試験を完了している。TLの耐電圧試験では、直流120万ボルト(常用電圧の1.2倍)での長時間保持試験(1時間)や電流システムの出力動特性を考慮した変動電圧印加試験等、ITERの要求性能すべてに合格した。今後残りの部分の試験を完了させ、計画通り9月中旬にRFX研へ輸送を開始する予定である。

論文

炉設計特別チームだより,1

坂本 宜照

プラズマ・核融合学会誌, 91(8), P. 564, 2015/08

文部科学省の核融合研究作業部会での審議を受けて、原型炉設計合同特別チームが六ヶ所核融合研究所に2015年6月1日付けで設置された。本チームは全日本体制で原型炉の概念設計を行うための組織で、産業界や大学等からの参画を含めて総勢51名(常勤17名、非常勤34名)で活動を開始した。本チームの原型炉概念設計活動は、文部科学省科学技術・学術審議会の核融合科学技術委員会の評価を受けつつ、委員会の下に設置された原型炉開発総合戦略タスクフォースからの方針提示に基づいて実施される仕組みになっており、国の組織が直接関与するプロジェクトである。六ヶ所核融合研究所において6月18日に開催した第1回全体会合には約60名が参加し、チームの活動計画等を議論した。本チームでは、合同コアチーム報告書に示されている「中間チェック・アンド・レビューまでの検討課題」の詳細化を行い、早期着手が必要な項目から検討を開始するとともに、2015年度は平行して、重要設計情報の共有と摘出を目的とした「BA原型炉概念設計のレビュー」、及び原型炉運転中に取得すべきデータ・技術的知見の分析を目的とした「原型炉の運転計画」の検討作業を行う予定である。

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