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高エネルギー粒子加熱及び電流駆動専門家G
Nuclear Fusion, 39(12), p.2495 - 2539, 1999/00
ITERの追加熱・電流駆動方式として、電子サイクロトロンシステム、低減混成波帯システム、イオンサイクロトロン波帯システム、中性粒子ビーム入射システムの4つの方式を検討した。日、米、露、欧の4極の専門家グループを中心に、世界中のITER物理R&Dの成果をレビューし、それぞれのシステムごとに達成度、有効性、今後の課題を摘出し、実験炉ITERの加熱電流駆動方式として持つべき性能を提言した。
C.G.Liu*; 山極 満; S.J.Qian*
Physics of Plasmas, 4(8), p.2788 - 2790, 1997/08
被引用回数：3 パーセンタイル：12.92(Physics, Fluids & Plasmas)イオンサイクロトロン共鳴加熱を用い、トカマクのコアプラズマにおいてポロイダル回転を誘起する手法の呈示を行った。ここで考慮した機構は高周波サイクロトロン加熱によりポロイダル方向のプラズマ密度非一様性をつくりだすことにより、Stringerの提唱したプラズマスピンアップを不安定化させるというものである。高周波の存在下においてプラズマのポロイダル回転を成長させるための条件を見いだし、それがイオン衝突時間に対する非一様密度形成特性時間の比に依存することを示した。また、数値計算により、プラズマのポロイダル回転が現在のイオンサイクロトロン周波数帯加熱パワーレベルにより生成され得ることも明らかにした。
C.Liu*; 山極 満; S.Qian*
JAERI-Research 96-068, 17 Pages, 1997/01
JAERI-Research-96-068.pdf:0.84MB
トカマクプラズマのICRF(イオンサイクロトロン周波数帯)加熱下におけるポロイダルシアー流生成について検討を行い、プラズマのポロイダル回転を誘起する新しい手法の呈示を行った。ICRF加熱によるポロイダル密度非一様性の生成について、通常の衝突項および準線型高周波拡散項を含むフォッカープランク方程式に基づき、解析的かつ数値的に検討を行った。高周波パワーとプラズマ回転の関係を結びつけるモデルを提示し、高周波加熱により誘起される回転の解析を行った。密度非一様性に対して、回転をもたらし得るための条件を見いだし、それが衝突時間に対する減速時間の比に依存することを示した。特に、少数イオンを対象としたイオンサイクロトロン基本波加熱に対しては、ポロイダル回転を励起するための高周波パワーのしきい値の表式を解析的に見いだすことができた。
近藤 貴; 木村 晴行; 草間 義紀; 森岡 篤彦; 森山 伸一; 三枝 幹雄; 永島 圭介; 芳野 隆治; 原野 英樹*
プラズマ・核融合学会誌, 72(12), p.1397 - 1405, 1996/12
JT-60Uにおいて、第2高調波イオンサイクロトロン周波数領域(ICRF)加熱により加速されたMeV領域のプロトンの閉じ込め特性を、ガンマ線計測により調べた。その結果、高エネルギープロトンとプラズマ中の不純物原子核(ボロン、炭素の他に計測用としてネオンガスの注入を提案)の非弾性散乱により発生するガンマ線を測定し、電子密度に対して大きく依存するスペクトルを得た。これらのガンマ線の強度比から、高エネルギープロトンの実効温度を評価した結果、電子との衝突によるプロトンの減速時間に依存する、0.5-1.2MeVの値を得た。また、実効温度と密度は、プロトンのラーマー半径には依存せず、磁場リップルによる軌道損失は少ないことを示した。さらに軌道追跡モンテカルロ計算でも、これを裏付けた。
山極 満
Physics of Plasmas, 1(1), p.205 - 207, 1994/01
被引用回数：4 パーセンタイル：27(Physics, Fluids & Plasmas)イオンサイクロトロン周波数帯基本波加熱をともなうD(
He)プラズマにおいて高周波誘起径方向拡散がトリトン燃焼にもたらす効果について解析を行う。トリトン速度分布関数は径方向拡散項を含むフォッカープランク方程式より決定される。高周波パワーがプラズマ中心に極度に局在化する場合には、トリトンは第2高調波共鳴による高周波誘起拡散のために中心から追いやられ、D-T反応による14MeV中性子放射プロファイルが極端に平坦化される可能性がある。このことは中性子計測のみを通してイオンの高周波誘起径方向拡散が実証されるかもしれないことを意味する。
He fusion yield with a Fokker-Planck code山極 満; 岸本 泰明; 藤井 常幸; 木村 晴行
Nuclear Fusion, 33(3), p.493 - 500, 1993/00
被引用回数：6 パーセンタイル：32.18(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uトカマクの120keV重水素(D)ビームおよび80keVHeビームのICRF高調波加熱における核融合出力および残留水素による波動吸収について2次元バウンス平均フォッカープランクコードを用いて解析を行う。低磁場側に水素の第3高調波共鳴(
=3
)を伴うHeの第4高調波共鳴(=4
He(O))およびHeの第3高調波共鳴(=4
(O)=3
e(O)=2(O))の両ケースに対して、数パーセントの水素によるICRFパワーの吸収率が大きく、核融合出力の劣化が見られる。後者についてはHe(D)領域での第4高調波共鳴によるDビーム加速が核融合出力増大においてより有効に働く。Heの第4高調波共鳴における高磁場側での第5高調波共鳴(=5)によるDビーム加速の効果および低密度高温度の場合における核融合出力の最適化についても検討がなされる。
森山 伸一; 小川 芳郎*; 藤井 常幸; 安納 勝人; 篠崎 信一; 寺門 正之; 木村 晴行; 三枝 幹雄; 永島 孝; 太田 充; et al.
Fusion Engineering and Design, 19, p.41 - 52, 1992/00
被引用回数：11 パーセンタイル：70.41(Nuclear Science & Technology)JT-60ICRF加熱装置を用いて、新開発の大電力四極管VarianElMAC X2242及びX2274の特性試験を日米協力の下で行った。現在同加熱装置は、VarianElMAC8973を用いて、四極管1本当たり0.75MW(108~132MHz)の出力が可能である。新四極管は、8973と寸法が同一で、グリッド材質を大きな損失に耐えられる等方性黒鉛に変更したものである。新四極管の試験のために、電源及びキャビティの改造を行った。試験目標は、1.5MW5秒間(130MHz)の出力確認と、アンテナ負荷を模擬したVSWR
1の負荷に対する四極管の挙動を調べることである。X2242を用いた第1回目の試験では、遮蔽グリッド電極の過熱が問題となったが、同電極の形状を変更しアノード冷却効率も改善した改良管X2274を用いた第2回目の試験では目標を上回る、1.7MW5.4秒(131MHz)の出力を確認した。負荷VSWR1での損失の増加も実用上全く問題の無いレベルであることを確認した。
He fusion yield with higher harmonic ICRF heating of He beams山極 満; 木村 晴行
Nuclear Fusion, 31(8), p.1519 - 1526, 1991/00
被引用回数：4 パーセンタイル：28.62(Physics, Fluids & Plasmas)HeビームおよびICRF高調波複合加熱によるD-He核融合出力の向上について局所的なフォッカープランク方程式に基づく計算によって解析を行った。100keVHeビームの第4高調波加熱による核融合出力はRFパワーに対するビームパワーの比が1/5のとき最も効率的に高められる。最大核融合パワー増倍率は
Qmax~0.043(Te/10[keV])
(
e+10
[m
])
により与えられることも見い出された。Heビームの基本波加熱および500keVDビーム入射により得られる核融合出力との比較もなされる。
fusion yield in higher harmonic ICRF heated plasma山極 満; 木村 晴行; 滝塚 知典; 藤井 常幸
Proc. of the 17th EPS Conf. on Controlled Fusion and Plasma Heating, p.1007 - 1010, 1990/00
HeビームのICRF高調波加熱によるD-He核融合出力について調べた。核融合パワー増倍率、Q
、を局所的なフォッカープランク方程式による計算に基づいて評価した。高He密度比(
He/e~510
)におけるQは基本波加熱の場合を上回る。第4高調波加熱の場合のQに対する経験則が得られ、~0.01≦He/e≦~0.2および波の屈折率、N
≦Q(1)に対して適用可能である。また、0.5MW/m程度のビームパワーの密度、P
、およびRFパワー密度、P
、に対するQの依存性は比較的弱い。核融合出力を効果的に増大させる上でビーム入射ICRF加熱の組合わせは有効に作用することが示された。
山極 満; 木村 晴行; 滝塚 知典
Nuclear Fusion, 29(10), p.1799 - 1806, 1989/10
被引用回数：1 パーセンタイル：4.12(Physics, Fluids & Plasmas)ICRF加熱によりアルファ粒子からバックグラウンドプラズマへのパワー移行を向上させることによって実効的にQ値(核融合パワー増倍率)の高いプラズマを達成する可能性を探る。アルファ粒子から移行される間接的なプラズマ加熱パワーの直接加熱パワーに対する比として定義される実効Q値、Qeff、準線型高周波拡散オペレーターのエネルギーモーメントに基づく、アルファ粒子による波の吸収率を用いて評価する。水素を伴わない場合、主としてアルファ粒子に吸収される第4アルファサイクロトロン高調波は高Qeffプラズマ達成において有望である。高磁場においては第3高調波でもQeffをかなり増大させることができる。ICRF波によるテイル形成および水素による波の吸収のQeffに対する影響についても検討がなされる。
中島 国彦*; 岡野 邦彦*; 宮元 和宏*
JAERI-M 87-154, 106 Pages, 1987/09
FERの高周波加熱、電流駆動用設備についてのシステム検討結果のまとめである。FERシナリオでは3種の周波数帯の高周波設備(ICRF、LHRF、ECRF)が設定されている。ここでは放射電力とアンテナ(ランチャ)との整合の見通しを得ることの観点からランチャの構成検討に重点が置かれている。アンテナ方式はデータベースの観点からループアンテナアレー(ICRF)、グリルアンテナ(LHRF)開口導波管系と空間伝送の組み合せ(ECRF)が選択されている。放射電力密度の評価基準を高めていること、LHRFについては加熱・電流駆動に共用できるグリル寸法を選択していることに特徴がある。高周波発振増巾系規模の評価においては、発振・増巾管出力は、現実的な値を設定している。冷却水容量、伝送部真空排気の必要性、増巾管室配置についても検討しシステム全体を明らかにすると共に分解保守手順についても基本思想を形作っている。
伊藤 公孝; 伊藤 早苗*; 福山 淳*
Nucl.Fnsion, 24(1), p.13 - 31, 1984/00
被引用回数：51 パーセンタイル：80.47(Physics, Fluids & Plasmas)イオンサイクロトロン周波数帯の波動のトカマク中に於ける伝播を三次元的に求めた。二成分イオンプラズマの密度包配や磁場包配、壁やアンテナの形状を考慮に入れて、波動伝播方程式を直接法により数値的に解いた。波の加熱領域への近接性やアンテナ負荷抵抗のパラメータ依存性を明らかにし、最適なアンテナ設計への条件を明らかにした。
飯塚 哲*; 小田島 和男; 木村 晴行; 仙石 盛夫; 杉江 達夫; 高橋 興起; 山内 俊彦; 熊谷 勝昭; 河上 知秀; 竹内 浩; et al.
Physical Review Letters, 45(15), p.1256 - 1260, 1981/00
被引用回数：6 パーセンタイル：52(Physics, Multidisciplinary)DIVAトカマクにおいて、トロイダル方向の波長と減衰定数を直接測定することにより、イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)の磁気音波が、イオンのバーンシュタイン波へモード変換を起こすというモード変換理論の検証を行った。 その結果、トカマクのICRF加熱の最適条件、吸収効率等が計算でき、ICRF加熱実験におけるイオン濃度の上昇を比較して、よい一致をみた。
飯塚 哲*; 小田島 和男; 木村 晴行; 仙石 盛夫; 杉江 達夫; 高橋 興起; 山内 俊彦; 熊谷 勝昭; 河上 知秀; 竹内 浩; et al.
JAERI-M 8595, 30 Pages, 1979/11
DIVAで行なわれた少量のH
を含むD放電プラズマ中のICRF加熱実験の結果と、2イオンハイブリッド共鳴近傍における磁気流体速進波の透過、反射及び吸収を含むモード変換理論との比較が行われた。トロイダル方向へ伝搬する速進波の波長及び減衰長が、磁気プローブによる波の位相及び振幅から直接測定された。効率よいイオン加熱が、HとDの密度比やトロイダル磁場の強さなどのプラズマパラメータを最適値にすることによって起こり、その場合、トロイダル方向の減衰長はより短くなる。これらの性質はモード変換理論の結果と矛盾しない。最適値にパラメータを選ぶと、正味の高周波パワーが120~140KWのとき、イオン温度は劇的に増加して、高周波を印加する前のおよそ3倍にも達する。そしてその温度はプラズマ全体にわたって、電子温度よりも高くなる。
