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Kallenbach, A.*; 朝倉 伸幸; Kirk, A.*; Korotkov, A.*; Mahdavi, M. A.*; Mossessian, D.*; Porter, G. D.*
Journal of Nuclear Materials, 337-339, p.381 - 385, 2005/03
被引用回数：66 パーセンタイル：96.56(Materials Science, Multidisciplinary)ITPA活動で収集した周辺プラズマ分布のデータを利用して、6つのダイバータトカマクの典型的なELMyHモードについて、周辺輸送障壁での電子密度・温度分布,それらの勾配、及び最も急勾配になる領域の幅などに注目し、解析結果をまとめた。特に、セパラトリクスにおける密度は、高密度ダイバータ生成に重要な要因であり、ペデスタルにおける密度との比を比較し0.3-1まで広範囲で異なることがわかった。密度勾配の特性長に関して、中性粒子の密度や荷電交換反応の発生確率などのパラメータを設定し、スケーリングを行った。また、電子温度分布の勾配の特性長と急勾配領域の幅は、装置の主半径の大きさとともに増加することが明らかとなった。
福田 武司; 及川 聡洋; 竹治 智; 諫山 明彦; 河野 康則; 閨谷 譲; 長島 章; 西谷 健夫; 木島 滋; 玉井 広史; et al.
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.357 - 367, 2002/09
被引用回数：7 パーセンタイル：44.35(Nuclear Science & Technology)核融合実験炉で高性能炉心プラズマを定常維持するためには、複数のプラズマ諸量を同時に実時間フィードバック制御する必要がある。本論文ではJT-60におけるプラズマの蓄積エネルギーや密度,温度等の実時間制御を目的とした研究開発の成果をまとめた。電子密度と中性子発生率の制御を用いた負磁気シア放電では、高い閉じ込め性能と規格化
値を4.3秒間維持するとともに蓄積エネルギーの変化を動的に制御することによって世界最高の等価エネルギー増倍率を達成した。また、放射冷却ダイバータの生成と高い閉じ込め性能の両立を目指したダイバータの放射損失量と中性子発生率の複合制御実験を行い、応答行列を評価することによって各制御装置の寄与を定量化するとともに単純な組み合わせ制御の問題点を明らかにした。さらに、非制御量の非線形応答に注目して核融合炉心プラズマの制御に必要な先進制御の概念を提案した。
浦野 創; 鎌田 裕; 白井 浩; 滝塚 知典; 井手 俊介; 藤田 隆明; 福田 武司
Nuclear Fusion, 42(1), p.76 - 85, 2002/01
被引用回数：33 パーセンタイル：69.82(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60UのELMyHモードプラズマをコア部及びペデスタル部に分離することによって、密度の増加による熱エネルギー閉じ込め性能低下の要因を解析した。高密度領域では、密度の増加に伴って、プラズマの熱エネルギーは増加しない。ペデスタル部の熱エネルギーは、タイプIのELMの制約によって、密度に対してほぼ一定に保たれるが、コア部の熱エネルギーもほぼ一定で変化しない。オフセット非線形スケーリング則に基づく閉じ込め改善度を評価したところ、MHD不安定性で決まるペデスタル部に比べて、ジャイロボーム的輸送で支配されるコア部の性能低下が著しいことがわかった。高密度領域では、ペデスタル肩の温度の低下に伴って、コア部の実効的熱拡散係数が増加する傾向が見られた。ELMによって制約されるペデスタル構造は、コア部の熱輸送を決定する境界条件として重要な役割を果たす。
逆井 章; 竹永 秀信; 久保 博孝; 秋野 昇; 東島 智; 櫻井 真治; 玉井 広史; 伊丹 潔; 朝倉 伸幸
Journal of Nuclear Materials, 290-293, p.957 - 961, 2001/03
被引用回数：12 パーセンタイル：64.73(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60UではW型ダイバータの外側に新たに排気溝を設け両側排気に変更し、99年2月から実験を開始した。実効的な排気速度はガスを真空容器内に満たす方法により評価し、両側排気への改造により25%増大した。両側排気に変更後、粒子排気率が著しく改善し、ELMyHモードプラズマでの効率的なヘリウム排気を実現した。Lモード及びHモードともに粒子排気率は内外側ギャップ(内/外側ストライクポイントと内/外側排気溝までの距離)に強く依存することがわかった。両側ストライクポイントを両側排気溝に近づけたELMyHモードプラズマでのヘリウムの滞留時間(実効的な粒子閉じ込め時間)は0.4sであり、97年の内側排気の0.67sに比べて、ヘリウム排気性能は40%向上した。ヘリウムの滞留時間/エネルギー閉じ込め時間の比は3(97年は4)を達成し、両側排気による大きな改善が見られた。
白井 浩; 滝塚 知典; 小出 芳彦; 内藤 磨; 佐藤 正泰; 鎌田 裕; 福田 武司
Plasma Physics and Controlled Fusion, 42(11), p.1193 - 1217, 2000/11
被引用回数：55 パーセンタイル：82.38(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60UのNBI加熱ELMyHモードプラズマにおいて無次元輸送研究を行った。プラズマ断面の三角形度
が大きい場合と小さい場合について、電子及びイオンの規格化熱拡散係数
*及び
*の規格化ラーマ半径
*依存性を調べ、いずれの場合も*及び*は強い*依存性を持つことを明らかにした。これは*の値が小さい将来の核融合炉において熱拡散係数が小さくなり、炉をコンパクトに設計できることを示す。ただし、ELMの強度が強くなった場合には、*の強い*依存性は変わらないものの*の*依存性は弱くなり、イオンのエネルギー閉じ込め性能の劣化が顕著になることを明らかにした。したがって、ELMの抑制は将来の核融合炉では必須の課題となる。また、規格化エネルギー閉じ込め時間
*の規格化衝突周波数
*依存性は弱いことを明らかにした。
浦野 創; 鎌田 裕; 白井 浩; 滝塚 知典; 井手 俊介; 藤田 隆明; 福田 武司
Proceedings of 27th European Physical Society Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, p.956 - 959, 2000/00
JT-60UのELMyHモードプラズマをコア部及びペデスタル部に分離することによって、密度の増加による熱エネルギー閉じ込め性能低下の要因を解析した。高密度領域では、ペデスタル部の熱エネルギーは、タイプIのELMの制約によって、密度に対してほぼ一定に保たれるが、コア部の熱エネルギーもほぼ一定で変化しない。オフセット非線形スケーリング則に基づく閉じ込め改善度を評価したところ、MHD不安定性で決まるペデスタル部に比べて、ジャイロボーム的輸送で支配されるコア部の性能低下が著しいことがわかった。また、ELMで失われるエネルギーは境界部の蓄積エネルギーに匹敵することがわかった。高密度領域では、ペデスタル肩の温度の低下に伴って、コア部の実効的熱拡散係数が増加する傾向が見られた。ELMによって制約されるペデスタル構造は、コア部の熱輸送を決定する境界条件として重要な役割を果たす。
竹永 秀信; 永島 圭介; 逆井 章; 朝倉 伸幸; 清水 勝宏; 久保 博孝; 東島 智; 及川 聡洋; 白井 浩; 藤田 隆明; et al.
Nuclear Fusion, 39(11Y), p.1917 - 1928, 1999/11
被引用回数：22 パーセンタイル：57.71(Physics, Fluids & Plasmas)核融合炉においては出力制御のために十分な密度制御性を確保することが必要であり、そのためには粒子閉じ込め特性の把握が不可欠である。本論文ではNBIにより中心供給した粒子の閉じ込め時間と、リサイクリング及びガスパフにより周辺供給した粒子の閉じ込め時間を個別に取り扱う新しい手法を用いてELMyHモードプラズマにおけるセパラトリックス内のイオン総数に関するスケーリング則を導出した。また、スケーリング則と実験値の比較から負磁気シアプラズマでの粒子閉じ込め改善を定量的に評価した。さらに、粒子拡散係数と対流速度をヘリウムガスの変調入射実験で評価した。その結果、内部輸送障壁において、粒子拡散係数がその内側、外側領域に比べて1/5~1/6に減少していることを明らかにした。
逆井 章; 竹永 秀信; 細金 延幸; 久保 博孝; 櫻井 真治; 秋野 昇; 藤田 隆明; 東島 智; 玉井 広史; 朝倉 伸幸; et al.
Fusion Energy 1998 (CD-ROM), 8 Pages, 1999/00
ITER等の核融合炉でDT反応によって生じるヘリウム灰の排気を模擬するため、JT-60UにおいてELMyHモードプラズマにヘリウムビームを入射して、ヘリウムの排気性能を調べた。JT-60Uでは、ポンプ付きのW型ダイバータに改造し、排気用クライオポンプをアルゴンフロスト化して、ヘリウム排気実験を可能にした。その結果、ヘリウムビームによる粒子補給と排気がバランスして、ヘリウム濃度4%の状態を定常的に維持するのに成功した。排気性能の目安となるヘリウムの残留時間/エネルギー閉じ込め時間の比は4となり、ITERで要求されている比10を大きく下回る良好な排気性能が得られた。また、非接触状態のダイバータにおいても接触状態と同様に充分な排気効率があることを明らかにした。加えて、負磁気シアプラズマでは、内部輸送障壁の内側からのヘリウム排出は外側に比べて2倍程度残留時間が長いことが分かった。
朝倉 伸幸; 櫻井 真治; 細金 延幸; 嶋田 道也; 伊丹 潔; 小出 芳彦; 内藤 磨
Nuclear Fusion, 39(11Y), p.1983 - 1994, 1999/00
JT-60Uで、デタッチ・ダイバータ生成機構やプラズマ流の発生機構を研究するために、SOL/ダイバータ領域の4ヶ所(赤道面、X点付近、内外ダイバータ板上)で静電プローブ計測を行った。特に、赤道面とX点付近に取り付けたマッハ・プローブで、磁力線に沿うプラズマ流を評価した。2ヶ所での流速計測のデータベースは少なく、大型トカマクでは初めてである。結果:(1)W型ダイバータでは、中性粒子をストライク点付近に効率的に集め、ダイバータ・デタッチメントがW型の方が開放型ダイバータより20%低い主プラズマ密度で発生する。(2)トロイダル磁場が順方向の場合、主プラズマ周辺部でプラズマ流が逆流する現象を観測し、解析の結果、磁気面上での圧力を均等化にするために逆流が発生するモデルを示した。(3)ダイバータX点付近で、プラズマ流がトロイダル磁場の方向により逆流することを観測した。これまでシミュレーション等には取り入れてなかったプラズマのイオン・ドリフトによる効果が、SOL/ダイバータ領域における粒子輸送に関係することを指摘した。
飛田 健次; JT-60チーム
Plasma Physics and Controlled Fusion, 41(SUPPL.3A), p.A333 - A343, 1999/00
被引用回数：28 パーセンタイル：65.21(Physics, Fluids & Plasmas)ITERの運転モードとして採用されているELMy Hモードと負磁気シアモードについてJT-60Uでの実験結果をまとめた。ダイバータをW型に改造した後のELMy Hモード実験では、高閉じ込めの長時間維持とヘリウム排気の観点からW型ダイバータの有効性を実証した。しかし、エネルギー閉じ込め性能に関しては、ダイバータ改造前と同じように、高密度領域での閉じ込め劣化が見られた。負磁気シアモードの実験では、放電の最適化を進めた結果、等価DT核融合エネルギー増倍率で世界最高値となる1.25を得た。また、負磁気シアプラズマでの粒子輸送を調べる実験により、内部輸送障壁のできる領域には内向きのピンチ粒子束が存在することを明らかにした。さらに、負磁気シアプラズマをICRF加熱すると、加熱分布が中空状になる現象を見いだした。
竹永 秀信; 永島 圭介; 逆井 章; 朝倉 伸幸; 清水 勝宏; 久保 博孝; 東島 智; 及川 聡洋; 藤田 隆明; 鎌田 裕; et al.
Fusion Energy 1998, Vol.2, p.749 - 752, 1998/10
JT-60Uにおける粒子閉じ込め及び粒子輸送を定量的に解析した。NBIにより中心供給された粒子とリサイクリング、ガスパフにより周辺供給された粒子の閉じ込め時間を分離して定義し、ELMyHモードにおけるイオン総数に対するスケーリング則を導出した。中心供給粒子の閉じ込め時間は密度と共に増加し、周辺供給粒子の閉じ込め時間は密度と共に減少することを明らかにした。また負磁気シアプラズマでは、スケーリング則に対して約2倍程度粒子閉じ込めが改善していることを明らかにした。さらに、ヘリウムガスのモジュレーション実験から、負磁気シアプラズマ及びELMyHモードでの粒子拡散係数と対流速度を評価した。負磁気シアプラズマにおいては、内部輸送障壁近傍で、その内外領域に対して粒子拡散係数が、1/5~1/6に減少していることを観測した。
