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論文

Interaction of photons with plasmas and liquid metals; Photoabsorption and scattering

千原 順三*

Journal of Physics; Condensed Matter, 12(3), p.231 - 247, 2000/01

https://doi.org/10.1088/0953-8984/12/3/303
 被引用回数：164 パーセンタイル：97.64(Physics, Condensed Matter)

プラズマによる光子の吸収と散乱の公式を導いた。吸収断面積は次の三つの項から成立している;(1)核の運動による吸収、(2)自由電子による吸収(Inverse Brems)、(3)束縛電子に起因する吸収(Doppler効果を含む)。これによりプラズマの吸収を統一的に計算できる公式を、初めて与えた。散乱の公式では、原子核の運動・プラズマ振動を与える自由電子の運動・X-ray Raman (Compton)散乱を与える束縛電子のふるまいを観測する時の解析法を与え、同時に各実験におけるBackground散乱の構造を明確にした。また、異常X線散乱・プラズマ物理でいうThomson散乱を、この一般的な見方から吟味した。

論文

Development of B$$_{4}$$C-carbon fiber composite ceramics as plasma facing materials in nuclear fusion reactor, 3; Heat resistance evaluation by electron beam irradiation and by in situ plasma discharge in JT-60

神保 龍太郎*; 西堂 雅博; 中村 和幸; 秋場 真人; 鈴木 哲; 大楽 正幸; 中川 師央*; 鈴木 康隆*; 千葉 秋雄*; 後藤 純隆*

Journal of the Ceramic Society of Japan, International Edition, 105, p.1179 - 1187, 1997/00

C/C材の次世代のプラズマ対向材料として、B$$_{4}$$Cと炭素繊維から成る複合セラミックスを作り、電子ビームとJT-60のプラズマによる熱負荷試験を行って、耐熱性を評価した。高熱伝導性の縦糸と高強度で折れ難い横糸の炭素繊維から成る平織り布にB$$_{4}$$Cを含浸後に、渦巻状にして加圧焼結した複合セラミックスで作ったタイルは、22MW/m$$^{2}$$の電子ビーム照射(5秒,2500$$^{circ}$$C)によっても破損しなかった。さらに、JT-60のダイバータに設置し、中性粒子入射加熱(30MW,2秒)を含む15秒のプラズマ放電を繰り返し(572回)行っても、クラックの発生は見られなかった。

論文

Non-linear Fokker-Planck code study of high ion temperature plasma in JT-60U

山極 満; Koga, J. K.; 石田 真一

Nuclear Fusion, 37(12), p.1735 - 1739, 1997/00

https://doi.org/10.1088/0029-5515/37/12/I06
 被引用回数：2 パーセンタイル：8.87(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uトカマクではエネルギー90keVの重水素ビーム入射によりイオン温度45keVが達成されたが、このとき計測されたのは炭素不純物温度であった。本研究では、このような高イオン温度プラズマにおけるイオン温度を探るために非線型フォッカープランクコードを適用した。数値的に非マクスウェル重水素速度分布関数を得、そのエネルギースペクトルのスロープより、実験的に決定されなかった重水素のバルク温度を評価した。重水素バルク温度は炭素不純物温度を上回ること、従って、不純物温度計測はイオン温度に関して過大評価とならないことを見いだした。一方、速度分布関数の平均エネルギーに基づく重水素の実効温度は炭素不純物温度にほぼ等しくなる。また、重水素-重水素核融合反応率も炭素と同じ温度のマクスウェル分布によって与えられる値にほぼ一致する。結果的に、炭素温度は等価的なイオン温度とみなせることを示した。

論文

Nonlinear Fokker-Planck analysis of ion temperature in JT-60U hot ion plasma

山極 満; Koga, J. K.; 石田 真一

Proc. of 24th European Physical Society Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, 21A, p.517 - 520, 1997/00

JT-60Uトカマクでは、エネルギー90keVビーム入射により炭素不純物温度の計測値として45keVが得られたが、このような高イオン温度プラズマにおける主プラズマイオン(重水素)温度を評価するために、非線形フォッカープランクコードを適用した。その結果、重水素のバルク温度は炭素温度を上回ること、従って、不純物温度計測はイオン温度に関して過大評価とならないことを見いだした。一方、重水素速度分布関数の平均エネルギーに基づく実効イオン温度は炭素温度にほぼ等しくなること、及び、重水素-重水素核融合反応特性が炭素温度のマクスウェル分布によって与えられる値にほぼ一致することより、炭素温度を等価的なイオン温度とみなせることを示した。

論文

Correlation between negative hydrogen ion production and work function of plasma grid in a cesium-introduced volume-production-type negative hydrogen ion source

神藤 勝啓*; 奥村 義和; 安藤 俊光*; 和田 元*; 津田 博*; 井上 多加志; 宮本 賢治; 永瀬 昭仁*

Japanese Journal of Applied Physics, 35(3), p.1894 - 1900, 1996/00

https://doi.org/10.1143/JJAP.35.1894
 被引用回数：20 パーセンタイル：68.16(Physics, Applied)

体積生成型負イオン源において、プラズマ電極の仕事関数と負イオン引き出し電流の関数を実験的に調べた。セシウム添加した際の負イオン電流の増分は、仕事関数の減少とともに指数関数的に増大する。この実験的事実は、表面生成された負イオンが、プラズマ中の水素原子の温度に相当するエネルギーをもって表面から脱離すると仮定したモデルでは説明できない。負イオンが熱運動エネルギーよりも大きな運動エネルギーをもって生成されると仮定すれば、実験結果を良く説明することができる。

論文

Fusion yield in high-power D-beam injected He$$^{3}$$ plasmas

山極 満

Plasma Physics and Controlled Fusion, 34(5), p.715 - 723, 1992/00

https://doi.org/10.1016/0741-3335(92)90062-B

500keV重水素ビーム10MW入射および最高30MWの120keVビーム入射によって維持されるHe$$^{3}$$プラズマにおける核融合出力について、グローバルなエネルギー閉じ込めの効果を考慮に入れて解析を行った。入力パワーに対する全蓄積エネルギーの比として定義されるグローバルエネルギー閉じ込め時間$$tau$$$$_{E}$$は入力パワーの平方根に逆比例するように定められる。非熱的重水素成分の増加によるHe$$^{3}$$密度の低減が顕著に生じなければ低n$$_{e}$$高T$$_{e}$$領域においてより高い核融合出力が得られる。高パワーの120keV重水素ビーム入射に対して仮定されるTi=2Teの高Tiモードは同一の$$tau$$$$_{E}$$下におけるT$$_{i}$$=T$$_{e}$$モードに比して望ましい結果を与えないことが見い出された。重水素の熱的成分の蓄積が核融合出力に与える影響についても検討がなされる。

論文

JT-60における高ベータ実験

石田 真一; 小出 芳彦; 辻 俊二; 内藤 磨; 小関 隆久; 白井 浩; 永見 正幸

核融合研究, 65(SPECIAL ISSUE), p.201 - 223, 1991/03

JT-60における高ベータプラズマの研究が述べられている。高いq値(q$$_{cyl}$$≦13)をもつ高ポロイダルベータ実験では、イオン温度12keV、$$beta$$$$_{p}$$=3.8が得られ、80%のブートストラップ電流を含む$$beta$$$$_{p}$$~3の放電が、約1秒間維持された。$$beta$$$$_{p}$$~3領域では、$$beta$$$$_{p}$$崩壊現象が発生し、$$beta$$$$_{p}$$の上昇が制限された。この現象は、q~3付近の磁気ピッチ極小で生ずる急激な部分崩壊であることがわかった。鋸歯状波振動のない閉込めのよい高イオン温度モードが同時に観測され、Lモード閉込めの約1.6倍改善した。この改善された閉込め特性は、イオン温度、密度、トロイダル回転の強いピーク分布の形成と関連している。一方、低q領域(q$$_{cyl}$$≦5)では、MHDは、大きな鋸歯状波振動とFishbone振動に似たm=1バーストによって特徴付けられる。JT-60では、PDXよりはるかに低いFishbone発生限界が観測されていることが判明した。

論文

Enhanced toroidal rotation in hot-ion mode with nearly balanced neutral beam injection in JT-60

石田 真一; 小出 芳彦; 平山 俊雄

Europhysics Conf. Abstracts of 18th European Conf. on Controlled Fusion & Plasma Physics,Vol. 15C,Pt. l, p.I-165 - I-168, 1991/00

JT-60の高ポロイダルベータ実験において、閉込めの改善を伴なう高イオン温度モードが得られた。準平衡入射の低ビームトルクであるにもかかわらず、閉込めの改善に伴ない、イオン温度や密度分布のピーキングとともに、プラズマ中心領域の順方向トロイダル回転速度が著しく増加し、強い回転シアが観測された。このトロイダル回転特性を、順方向入射と準平衡入射のLモードプラズマとの比較を含めて、詳細に調べた結果を述べている。高イオンモードプラズマは、イオン温度又はイオン温度勾配と中心回転速度のオフセットな比例関係、および中心イオン温度に相当する強い負電位の形成によって特徴付けられることがわかった。JIPP-TIIUで提案された負電場形成モデルとの比較を行い、電場分布が定性的に説明できることを示した。そして、角運動量閉込め時間を評価し、理論と比較するには電場の寄与を考慮することが重要であることを指摘した。

報告書

Studies on surface chemical states of some metals and ceramics bombarded with energetic light-ion

馬場 祐治

JAERI 1304, 76 Pages, 1987/02

JAERI-1304.pdf:3.1MB

keVオーダーの軽イオン衝撃した金属およびセラミックスの表面化学状態変化およびその機構を、XPS,AES.SIMSにより解析した。H$$^{+2}$$衝撃したSc,Ti,V,Y,Zr,NbではXPSスペクトルの内殻ケミカルシフトおよび価電子帯領域のMetal-Hピークにより水素化物の形成が認められた。得られた水素化物層は熱化学的に合成した水素化物に比べ、より高温まで安定である。一方、H$$^{+2}$$衝撃したSiC,Si$$_{3}$$N$$_{4}$$,SiO$$_{2}$$表面はそれぞれ炭素、ケイ素、ケイ素過剰となる。またH$$^{+2}$$,D$$^{+2}$$,He$$^{+e}$$衝撃によりTiC,TiN,TiO$$_{2}$$表面はチタン過剰となる。重照射下におけるにTiC表面のC/Ti比およびSIMSスペクトルのTi$$^{+}$$/C$$^{+}$$比の入射エネルギー依存性は、チタンおよびグラファイトのスバッター収率の比と対応することから組成変化は構成元素のスパッターに帰因することが明らかになった。

論文

Hot atom chemistry and fusion reactors

工藤 博司

Hot Atom Chemistry, p.501 - 511, 1984/00

ホットアトム化学の知識および実験法は、核融合炉研究開発の分野にも応用されている。プラズマー壁相互作用の研究並びにトリチウム増殖ブランケットの開発に関連したホットアトム化学研究の最近の成果を、総説としてまとめた。

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