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論文

Evaluation on failure resistance to develop design basis for quasi-ductile silicon carbide composites for fusion application

野澤 貴史; 檜木 達也*; 香山 晃*; 谷川 博康

Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10

SiC/SiC複合材料は将来の高熱効率を志向した核融合炉先進オプションの有力候補材料として期待されている。本論文は、SiC/SiC複合材料の構造部材への実用化を目的とし、擬延性を特徴とするSiC/SiC複合材料の設計基準の開発にかかわる検討の進捗状況に関して報告するものである。具体的には、次世代耐照射性SiC/SiC複合材料の1つであるナノインフィルトレーション遷移共晶相焼結(NITE)法で作製されたSiC/SiC複合材料の破損挙動(例えばマトリックスクラック挙動)を評価した。試験片サイズによらないNITE-SiC/SiC複合材料のノッチ鈍感性を特定した結果、破損評価におけるクライテリオンとして応力クライテリオンが有力との結論を得た。

論文

-1 MV DC UHV power supply for ITER NBI

渡邊 和弘; 山本 昌則; 武本 純平; 山下 泰郎*; 大楽 正幸; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 坂本 慶司; et al.

Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 7 Pages, 2008/10

ITER中性粒子入射装置の電源システムにおける日本の調達分担は、-1MV発生部,伝送部系,-1MV絶縁変圧器など超高圧の主要機器である。これらの1MV超高圧電源機器の設計開発について報告する。本NBI電源は、これまでにない超高圧に加えて負荷がイオン源加速器であるため負荷短絡が頻発するという特殊性を持つ。ビームを安定に加速するためには、まず超高圧電源の絶縁を確実に行うことが必要であり変圧器や伝送系の絶縁設計によって機器構造を決定した。さらに、負荷短絡時の加速器保護のためのサージ抑制機能についてサージブロックコアと接地側抵抗素子の併用による新たなサージ抑制方式を提案し、流入エネルギーを抑制する回路構成とした。これら、調達に向けての主要な技術課題を検討し機能仕様を作成した。

論文

Long pulse/high power ECRF system development in JT-60U

森山 伸一; 小林 貴之; 諫山 明彦; 寺門 正之; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 横倉 賢治; 下野 貢; 長谷川 浩一; 平内 慎一; et al.

Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10

JT-60Uの電子サイクロトロン周波数帯(ECRF)加熱電流駆動装置のジャイロトロン開発において、1.5MW,1秒間(110GHz)の出力を得ることに成功した。これは1秒以上のパルス幅では世界最高値である。熱応力の観点で注意深く設計された共振器,ミラー駆動ベローズのRFシールド,誘電損失の小さいセラミックを用いたDCブレークがこの出力を可能にした。一方、5kHzという高い周波数でパワー変調を行うことに成功しJT-60Uの新古典テアリングモード(NTM)抑制実験の成果につながった。ジャイロトロンのカソードヒーターパワーとアノード電圧の実時間制御によって0.4MW,30秒の長パルス入射をデモンストレーションし、伝送系部品の温度上昇を測定するとともにその健全性を確認し、さらなる長パルス入射の見通しを得た。また、4本のジャイロトロンを同時に発振させ2.9MW,5秒の高パワー入射を行って、高いシステム総合性能を示すことができた。信頼性の高い長パルス対応水冷式アンテナとして、革新的な直線駆動ミラーを用いる方式を設計した。ビームプロファイルと機械強度を評価する計算を行って実現可能性を確証した。

論文

Heat transport and pedestal structure of H-mode in the variation of current density profiles in JT-60U

浦野 創; 坂本 宜照; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 神谷 健作; 諫山 明彦; 鎌田 裕; 竹永 秀信; 大山 直幸; 松永 剛; et al.

Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10

トカマクにおけるプラズマ電流分布によるHモードプラズマの熱輸送及び周辺ペデスタル構造への影響について調べた。高$$l$$$$_{rm i}$$のHモードプラズマにおいて高閉じ込め性能が得られることがわかった。電子密度及び電子温度分布が中心ピークする傾向が見られた。コアプラズマの閉じ込め改善度は$$l$$$$_{rm i}$$に強く依存して増加することがわかった。この高$$l$$$$_{rm i}$$化による高閉じ込めはコア部の閉じ込め改善によるものであり、周辺ペデスタル圧力に大きな変化は見られなかった。電流分布のスキャン及び電流値のスキャンの両方で、コアプラズマのエネルギー閉じ込め性能はコア部のポロイダル磁場強度の増加に伴って向上することがわかった。磁気シアの影響については今後の課題である。

論文

Characteristics of internal transport barrier under reactor relevant condition in JT-60U weak shear plasmas

竹永 秀信; 大山 直幸; 浦野 創; 坂本 宜照; 神谷 健作; 三代 康彦; 西山 友和; 笹島 唯之; 正木 圭; 神永 敦嗣; et al.

Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10

JT-60Uの弱磁気シアプラズマにおいて炉心条件である周辺粒子供給と電子加熱条件下での内部輸送障壁(ITB)特性を調べた。高磁場側ペレット又は超音速分子ビーム(SMBI)による周辺粒子供給により、高密度領域において高閉じ込め状態を維持することに成功した。周辺粒子供給でも中心のイオン温度は減少しており、減少幅はITB内側で増加している。SMBIの場合、このITB内側でのイオン温度減少幅の増加は、パワーバランス解析から評価したイオンの熱拡散係数を用いて計算した冷熱パルスの伝搬で説明可能であった。入射周波数や侵入長を最適化することにより、減少したイオン温度が回復し高いペデスタル圧力と強いITBが維持されている。イオン温度ITBの劣化は、電子温度分布の硬直性が強い場合に電子サイクロトロン加熱時にも観測されている。この時、イオンの熱拡散係数は電子の熱拡散係数とともに増加しており、イオンと電子の熱輸送の関連を示している。一方、電子温度分布の硬直性が弱い場合には、イオン温度ITBは変化しないか、もしくはさらに成長することが観測された。密度揺動レベルの変化は小さいが、イオン温度ITBが劣化する場合は密度揺動の径方向相関長が長く、変化しない場合は短くなっていることが観測された。このことは、密度揺動の変化を通してITBの特性が変化していることを示唆している。

論文

Analysis of pedestal characteristics in JT-60U H-mode plasmas based on Monte-Carlo neutral transport simulation

中嶋 洋輔*; 東園 雄太*; 河野 博一*; 竹永 秀信; 朝倉 伸幸; 大山 直幸; 鎌田 裕

Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10

本論文では、モンテカルロコードDEGASを用いた中性粒子輸送解析結果をもとにJT-60UのHモードプラズマにおけるペデスタル特性について報告する。DEGASコードでは、ダイバータドーム,バップル板,ダイバータ板を組み込んだ3次元メッシュを用いてスクレイプオフ層からコアプラズマまでの領域における中性粒子挙動を計算している。本解析では、背景プラズマパラメータやダイバータ板への粒子束は2次元流体ダイバータコードUEDGEを用いて評価した。ガスパフ有りなしのELMy Hモードプラズマにおいて中性粒子の侵入長と電離領域の密度依存性を調べた結果、2つの放電で周辺輸送障壁領域近傍での中性粒子の侵入長と電離領域に明確な違いが観測された。また、電離領域のペデスタルトップからSOL領域の密度に対する依存性,局所ガスパフの3次元効果について議論する。

論文

Experimental investigation of particle pinch associated with turbulence in LHD heliotron and JT-60U tokamak plasmas

田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 大山 直幸; 浦野 創; 鎌田 裕; et al.

Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10

トロイダルプラズマにおける密度分布を決定するパラメータを明らかにするために、LHDヘリカルプラズマとJT-60Uトカマクプラズマの比較研究を行った。両装置において異なる密度分布の衝突周波数依存性が観測された。LHDプラズマでは、衝突周波数が減少するにしたがって磁気軸位置R$$_{rm ax}$$=3.6mでは密度分布のピーキング度が減少し、R$$_{rm ax}$$=3.5mではわずかに増加した。一方、JT-60Uでは衝突周波数が減少するにしたがって密度分布のピーキング度は増加した。LHDプラズマでのR$$_{rm ax}$$の違いによる衝突周波数依存性の違いは、乱流輸送の寄与の違いであると考えられる。R$$_{rm ax}$$=3.5mのLHDプラズマでは、大きな乱流輸送がトカマクと同様な衝突周波数依存性を作り出している。両装置のコア領域において、密度分布が違う場合に揺動の変化が観測されている。JT-60Uでは、密度分布がピーキングした場合に径方向の相関が強くなることが観測された。このことから、粒子拡散と内向き対流速度が増大していることが示唆される。R$$_{rm ax}$$=3.6mのLHDプラズマでは、揺動レベルの増加がホローな密度分布を持つ高パワー加熱時に観測され、拡散の増加を示唆している。ピークした密度分布からホローな密度分布への変化は、新古典輸送の寄与増大による対流速度の内向きから外向きへの変化により引き起こされている。以上の結果よりLHDプラズマの密度分布の衝突周波数依存性は、新古典輸送と乱流輸送の両方によるものであることを明らかにした。

論文

High energy, high current accelerator development for ITER NBI at JADA

柏木 美恵子; 谷口 正樹; 大楽 正幸; DeEsch, H. P. L.*; Grisham, L. R.*; Svensson, L.*; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; et al.

Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10

ITER用中性粒子入射装置の1MeV負イオン加速器の候補として、原子力機構の多孔多段加速器とCEA Cadaracheの単孔単段加速器が凌ぎを削ってきた。原子力機構では、MeV級イオン源試験装置(MTF)における多段多孔加速器試験においてITER級の高パワー試験を実現した結果、逆流正イオンによる負イオン源ポートの損傷とそれに付随する負イオン電流減少が発現した。そこで負イオン源に逆流正イオン用ビームダンプを取り付けた結果、2007年に796keVで負イオン電流0.32A(電流密度140A/m$$^{2}$$)のビーム加速に成功した。ITER R&Dタスクの下、単孔単段加速器をMTFに取り付け、両加速器の直接的な比較試験を実施した。その結果、高電圧保持と低電子電流加速の利点により、多孔多段加速器がITER NBI加速器として採用されることが決定した。また、同じ多孔多段加速器であるJT-60U加速器モデルで3次元ビームを実施し、ビームレットの空間電荷反発によるビーム偏向を詳細に調べ、引出部出口の孔ずれによりそのビーム偏向を補正できることを明らかにした。

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