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武智 学; 藤田 隆明; 石井 康友; 小関 隆久; 鈴木 隆博; 諫山 明彦; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 45(12), p.1694 - 1699, 2005/12
被引用回数：7 パーセンタイル：24.62(Physics, Fluids & Plasmas)強い内部輸送障壁(ITB)と中心に平坦な圧力区分布を有する負磁気シアプラズマは非常に高い閉じ込め性能を有するが、頻繁に低いベータにもかかわらずディスラプションに至る。ディスラプションに至るMHD揺動とMSEによる詳細な電流分布計測を行ったところ2つのタイプのディスラプションが観測された。一つは安全係数が整数付近で観測される前兆振動を伴わないものであり、もう一つは
10msの成長率を持つITB付近から表面まで広がるn=1の前兆振動を伴うものである。これらのディスラプションの特徴を説明するために次のような簡単なモデルを導入した。表面のMHD不安定性とこれと同じモード数に対応するITB付近のMHD不安定性が同時に不安定になった場合にディスラプションに至る。このモデルを用いると観測されるディスラプションは周辺部のモードがトリガーとなるものと内部のモードがトリガーとなるものに分類可能であることがわかった。
及川 聡洋
JAERI-Research 2003-028, 134 Pages, 2004/01
JAERI-Research-2003-028.pdf:7.73MB
負イオン中性粒子ビーム(N-NB)による電流駆動の研究を行った。動的Stark効果偏光計を用い、N-NB駆動電流を広範囲な電子温度領域にわたって計測した。NB電流駆動はビームエネルギーと電子温度とともに増加するという理論予測を検証した。プラズマ電流1.5MAにおいて高閉じ込め,高ベータ,完全電流駆動,NBの電流駆動効率の最高値
を同時達成した。これらの結果は将来の核融合炉におけるNB電流駆動性能の予測性にさらなる信頼を与えた。一方、MHD不安定性によりNB電流駆動が減少することも判明した。ビーム駆動型不安定性によりN-NB高速イオンが輸送され駆動電流が7%減少した。新古典テアリングモードについては、中性子発生率と高速イオン圧力の計測値と理論値の比較から、磁場揺動の増加とともに高速イオン損失が増大すること,粒子のエネルギーが高い程より大きな輸送をうけることを明らかにした。
長崎 百伸*; 諫山 明彦; 井手 俊介; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 43(10), p.L7 - L10, 2003/10
被引用回数：48 パーセンタイル：79.65(Physics, Fluids & Plasmas)高ベータトカマクプラズマにおいては自発電流により新古典テアリングモード(NTM)が発生する可能性がある。NTMは閉じ込め性能を劣化させるので、電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)により安定化する必要がある。これまで、JT-60UではNTMの成長が飽和した後に電子サイクロトロン(EC)波を入射し安定化を実証してきたが、今回、ECをNTM発生前に入射(「早期EC入射」と呼ぶ)したときのNTMの抑制効果を調べた。その結果、早期EC入射によりNTMの揺動レベルが抑えられることや、NTMを完全に抑制するために必要なECパワーが約20%低減できることが明らかになった。また、早期EC入射の場合でも、NTM抑制効果はEC入射角に強く依存することが明らかになった。
岸本 浩; 白井 浩
Proceedings of 3rd International Sakharov Conference on Physics, p.185 - 200, 2003/00
核融合を利用したエネルギー開発は、大型トカマクからITERへ、さらに原型炉へと展望が拡がる時期にさしかかっており、将来を見据えた先進的なトカマク運転の研究が精力的に進んでいる。先進トカマク運転では、プラズマ内部に形成される内部輸送障壁 (ITB) の積極的な利用を中心に据えている。ITBでは静電揺動が顕著に抑制されるため熱輸送が減少する。これによりエネルギー閉じ込め性能が飛躍的に改善し、核融合エネルギー増倍率は1.25に達した。ITBにおける強い圧力勾配は、ブートストラップ電流と呼ばれる自発電流を生成し、JT-60では既に全電流の80%を自発電流で生成するプラズマも得ている。このことにより、従来電磁誘導でプラズマ電流を生成するためパルス運転にならざるをえないとされてきたトカマク運転に、連続運転への道を開いた。ITB を有する先進運転では、長時間にわたり高プラズマ圧力を維持する必要があるため、MHD不安定性が懸念されているが、外部電流駆動による電流分布制御やプラズマ表面近傍に設置したコイルにより、抑制する手法が開発されている。核燃焼実験を実施するITERでは、高プラズマ圧力により自己形成するプラズマの密度・温度分布と電流分布を、少ない外部入力で制御することが重要な課題である。
Kramer, G. J.; 岩瀬 誠; 草間 義紀; 森岡 篤彦; 根本 正博; 西谷 健夫; 篠原 孝司; 竹治 智; 飛田 健次; 小関 隆久; et al.
Nuclear Fusion, 40(7), p.1383 - 1396, 2000/07
被引用回数：46 パーセンタイル：77.78(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60UにおいてICRF加熱または、N-NBI加熱を用いて高速イオンの実験を行ってきた。両方の加熱手法でアルフヴェン固有(AE)モードの励起を観測した。ICRF加熱中のAEモードの解析から以下のことがわかった。(1)鋸歯状振動中にICRF加熱によって励起されたAEモードの情報からプラズマ中心領域の安全係数分布を評価をすることができた。これらの結果はMSE計測結果及び、鋸歯状振動の理論計算モデルと良く一致し、この解析手法の正当性を示した。(2)X-モード反射計を用いてTAEモードの径方向のモード構造がJT-60Uで初めて評価し、これらのモードがNOVA-Kコードで予測されたバルーニング構造を持つことを明らかにした。また、N-NBI加熱実験から以下の結果を得た。(1)N-NBI加熱によって鋸歯状振動周期が長期化できることがわかった。(2)N-NBI入射中にアルフヴェン周波数領域のモードを解析した結果、通常のTAEモード以外にバースト的な振る舞いをするモード、周波数捜引するモードが存在することを明らかにした。
永島 圭介; 菊池 満; 栗田 源一; 小関 隆久; 青柳 哲雄; 牛草 健吉; 閨谷 譲; 久保 博孝; 森 活春*; 中川 勝二*; et al.
Fusion Engineering and Design, 36(2-3), p.325 - 342, 1997/00
定常炉心試験装置(JT-60SU)は、定常トカマク炉の開発及び国際熱核融合炉(ITER)の補完的役割を担ったJT-60の後継装置である。本装置の主要パラメータは、最大プラズマ電流10MA、主半径4.8mであり、ビームエネルギーが750keVの中性粒子入射によりプラズマの加熱及び電流駆動を行う。プラズマ電流5MAでの高密度定常運転が可能であり、この時の自発電流率は約50%である。より高い自発電流率での運転を実現するためには、グリーンワルド限界を超えた高密度での安定な放電を得る必要がある。また、低トロイダルモード数の理想MHD不安定性及びバルーニング不安定性の解析から、規格化ベータ値として3程度までの運転が可能である。
白井 浩; 清水 勝宏; 滝塚 知典; 平山 俊雄; 安積 正史
JAERI-Research 95-079, 43 Pages, 1995/11
JAERI-Research-95-079.pdf:1.71MB
トカマクプラズマに混入した不純物は、高密度領域における大きい放射損失によりプラズマのエネルギーバランスを崩し、MHD不安定性を誘発してディスラプションを引き起こす。一次元輸送コードにMHD不安定性解析コードを結合し、高密度のジュール加熱プラズマにおける密度限界の研究を行った。不純物の拡散過程を考慮したモデルを用いた数値計算では、密度限界ダイアグラムすなわちHugillダイヤグラムは、実験で得られたものと定性的に良く一致した。また、コロナ平衡モデルは密度限界値を過大に評価することを示した。
鎌田 裕; 佐藤 正泰; 菊池 満; 森 雅博
JAERI-Research 94-011, 17 Pages, 1994/08
JAERI-Research-94-011.pdf:0.98MB
JT-60Uにおいて、閉じ込め性能を制限しているELMは、加熱パワーがHモード遷移に必要なしきい値より充分大きい場合に発生する。ELMの無いHモードが得られるのは、線平均電子密度が、あるしきい値線平均電子密度のしきい値n
以下の場合のみであり、それ以上の線平均電子密度ではELMが出現する。この密度しきい値nは、バルーニングモードの指標パラメータである(Bt
/Rq
)liとともに上昇する。(nTi(95%)/(√Ti(95%)/Bp(a))で評価した周辺圧力勾配は、上記のバルーニング指標パラメータと良い比例関係にある。この依存性から、JT-60UのELMは、バルーニングモードに起因していると理解される。プラズマ中の圧力分布及びブートストラップ電流を含めた電流分布の時間発展解析の結果、プラズマ周辺部での急峻な圧力勾配は、高n理想バルーニングモードの安定限界に近接していることがわかった。
星野 克道; 森 雅博; 山本 巧; 玉井 広史; 荘司 昭朗; 三浦 幸俊; 相川 裕史; 河西 敏; 河上 知秀; 川島 寿人; et al.
Radio Frequency Power in Plasmas; AIP Conf. Proceedings 289, p.149 - 156, 1994/00
JFT-2MトカマクでのECH(電子サイクロトロン加熱)によるディスラプション抑制実験に関する招待講演である。プラズマ小半径の70%の位置を局所的に加熱するとディスラプションが防げることを見い出した。この加熱の無い場合には、モードの周波数が小さくなりディスラプションに至るが、局所加熱を行なうとモードの周波数が上がりディスラプションが抑制されている。磁気島の回転周波数に合わせていろいろなタイミングで上記局所加熱を行なった結果、上記位置は磁気島位置に対応し、磁気島の局所加熱がディスラプション抑制の主因であることを見出した。
前野 勝樹
JAERI-M 9704, 78 Pages, 1981/10
ジュール加熱によるトカマク・プラズマを高べータ化するため、プラズマ密度増大化および安全係数低減化のための放電の研究を行なった。そして高べータ化するうえでの問題となる電磁流体力学的不安定性に着目し、その結果放射損失が高べータ化における不安定性の成長に対して重要な影響を及ぼしていることを明らかにした。
前野 勝樹; 鈴木 紀男; 木島 滋; 山本 巧; 嶋田 道也; 藤沢 登
Journal of the Physical Society of Japan, 48(1), p.273 - 278, 1980/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Physics, Multidisciplinary)安定係数q
が3程度の放電においては、増大された放射損失がMHD不安定性の成長に重要な役割を果している。m=2ティアリングモードの成長が破壊性不安定性を引きおこしている。そして放射損失を少なくすることによって、qを低減できる。qが2以下の放電においては、m=2キンクモードの成長が破壊性不安定性を引きおこす。これはシェルによる安定化が可能である。
