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林 伸彦; 滝塚 知典; 小関 隆久
Nuclear Fusion, 45(8), p.933 - 941, 2005/08
被引用回数：13 パーセンタイル：41.32(Physics, Fluids & Plasmas)電流ホール配位トカマクプラズマの分布形成と維持を、電流ホール内に三磁気島平衡に基づく電流制限モデルを適用した1.5次元輸送コードを用いて調べた。負磁気シア領域で急に減衰する異常輸送モデルが、JT-60Uで観測された分布の時間発展を再現でき、負磁気シア領域で輸送は新古典レベルになり、その結果、大きなブートストラップ電流を介して内部輸送障壁と電流ホールのある分布が自律的に形成されることがわかった。新古典レベルの輸送で決まる内部輸送障壁幅は、JT-60U実験と一致し、内部輸送障壁内に閉じ込められるエネルギーは、JT-60U閉じ込め則と一致する。この閉じ込め則は、内部輸送障壁内のプラズマがMHD平衡限界に支配され、閉じ込めエネルギーが自律的に制限されることを意味する。大きな電流ホールを持つプラズマは、ブートストラップ電流による完全電流駆動により維持される。一方、小さな電流ホールでブートストラップ電流割合が小さいプラズマは、誘導電流の染込みにより収縮してしまう。適切な外部電流駆動により、この収縮を妨げ、さらに電流ホールの大きさを制御することができる。電流ホールプラズマが、外部電流駆動に対して自律的に反応することを明らかにした。核融合炉への電流ホールプラズマの適用性を議論した。
林 伸彦; 滝塚 知典; 小関 隆久
Proceedings of 20th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2004) (CD-ROM), 8 Pages, 2004/11
電流ホール配位トカマクプラズマの分布形成と維持を、1.5次元輸送コードを用いて調べた。輸送コードでは、電流ホール内に三磁気島平衡に基づく電流制限モデルを適用した。異常輸送が負磁気シア領域内で急に減衰する輸送モデルが、JT-60Uで観測された分布の時間発展を再現できることがわかった。つまり、負磁気シア領域内では輸送は新古典レベルになり、その結果、大きなブートストラップ電流を介して内部輸送障壁と電流ホールがある分布が自律的に形成される。新古典レベルの輸送で決まる内部輸送障壁幅は、JT-60U実験とよく一致する。また、内部輸送障壁内に閉じ込められるエネルギーは、JT-60U閉じ込め則と一致する。この閉じ込め則は、電流ホールプラズマでは閉じ込めエネルギーが自律的に制限されることを意味する。大きな電流ホールを持つプラズマは、ブートストラップ電流による完全電流駆動により維持される。一方、小さな電流ホールでブートストラップ電流割合が小さいプラズマは、誘導電流の染込みにより収縮してしまう。適切な外部電流駆動により、この収縮を妨げ、さらに電流ホールの大きさを制御することができる。電流ホールプラズマが、外部電流駆動に対して自律的に反応することを明らかにした。
Li, J.; 岸本 泰明
Physics of Plasmas, 11(4), p.1493 - 1510, 2004/04
被引用回数：59 パーセンタイル：85.15(Physics, Fluids & Plasmas)トカマクプラズマにおける電子温度勾配(ETG)駆動乱流が、断熱イオン応答を仮定した3次元ジャイロ流体モデルに基づいて解析された。論文ではおもに、ETG乱流が生成する帯状流のダイナミックスとそれに伴う電子の熱輸送が議論されている。高い電子のエネルギー閉じ込めが弱磁気シア領域において見いだされ、それらは、弱磁気シアに伴うETG乱流の抑制効果よりも、帯状流形成に伴う乱流の自己形成の結果であることを示している。特に、弱磁気シアはETG乱流における帯状流成分の増大により有利であることが示された。
滝塚 知典
プラズマ・核融合学会誌, 78(12), p.1282 - 1284, 2002/12
強い負磁気シアで電流ホールがあるトカマクプラズマの新しい平衡に関する見解を提案する。この「軸対称三磁気島(ATMI)平衡」と呼ばれる平衡配位はR方向に並んだ三つの磁気島(中心の負電流島と両側の正電流島)及びZ方向に並んだ二つのX点を持つ。この平衡は、ATMI領域内の電流値が小さく制限されているとき、エロンゲーションコイルにより安定となっている。
Smolyakov, A. I.; Lazzaro, E.*; Coelho, R.*; 小関 隆久
Physics of Plasmas, 9(1), p.371 - 374, 2002/01
被引用回数：8 パーセンタイル：27.38(Physics, Fluids & Plasmas)新古典テアリングモードは、ブートストラップ電流を用いた高
プラズマの性能向上を制限するものとして精力的な研究が行われている。イオン慣流電流(イオン分極電流)は磁気島の安定化効果があると考えられており、本論文はシアープラズマ流のイオン慣性電流への影響を調べた。その結果、磁気島端において局所プラズマ流があり、それによる磁気島内に循環する流れがある場合に、磁気島の安定化効果があることを示した。一方、磁気島内に流れのない場合は不安定化に働く。
玉井 広史; 石田 真一; 栗田 源一; 坂本 宜照; 藤田 隆明; 白井 浩; 土屋 勝彦; 松川 誠; 逆井 章; 櫻井 真治; et al.
Proceedings of 29th European Physical Society Conference on Plasma Physics and Controlled Fusion, 4 Pages, 2002/00
JT-60を超伝導化する改修装置 (JT-60SC) における中心電流ホールつき定常運転の可能性について、核融合炉への適用性の観点から解析・検討を行った。電流ホールの核融合工学に与えるインパクトは、プラズマ中心部で電流を駆動する必要がなくなるため、中性粒子ビームエネルギーの大幅な低減をもたらすことであると考えられる。そこで、JT-60Uの実験結果から導かれた熱・粒子輸送係数を磁気シアの函数として与え、非定常の1.5次元プラズマ輸送解析コードを用いてJT-60SC における中心電流ホールつき非誘導電流駆動プラズマの時間発展を模擬した。その結果、プラズマ電流(Ip)1.5MA,トロイダル磁場(BT)2T,95%の磁気面における安全係数(q95)4.5で11.2MWのoff-axisビームにより、閉じ込め改善度(HHy2)が約1.6,規格化値(beta_N)が約4,自発電流割合が約75%,電流ホールが小半径の約30%の領域まで達したプラズマを約70秒と、ほぼ定常に維持できることが示された。この結果は、電流ホールつき定常プラズマを得るには、自発電流及び内部輸送障壁の形成領域と電流ホールの位置関係が重要であることを示唆している。
波多江 仰紀; JT-60チーム
Proceedings of 6th Japan-Australia Workshop on Plasma Diagnostics (CD-ROM), 13 Pages, 2002/00
JT-60Uプロジェクトの主要な目的は、ITER及びトカマク型実証炉の科学的基盤の立証に貢献することである。さらに、われわれの最終目標は、統合高性能プラズマの連続維持の達成であり、すなわち、高ベータ,高閉じ込め,高いブートストラップ電流,完全非誘導電流駆動,熱と粒子の制御を核融合炉心級プラズマにおいて実現することである。このゴールに向けてわれわれは、弱磁気シア(高
モード)と負磁気シアプラズマの研究を進めてきた。この二つの運転領域では、内部輸送障壁と周辺輸送障壁が同時に形成可能である。JT-60Uでは、加熱,電流駆動,電流分布制御のため種々の加熱装置を備えており、将来の核融合炉(ITERまたは実証炉)で要求された条件に接近する高い能力を持っている。すなわち、規格化されたラーモア半径と衝突周波数が小さいこと、高磁場,高温(Te
Ti),プラズマ中心への燃料供給が小さいこと、小振幅ELMなどである。この論文では、炉心級の運転領域に主眼を置き、最新の実験結果を報告する。
mode and effects of plasma rotation shear in weak magnetic shear regionLi, J.; 岸本 泰明; 津田 孝
Plasma Physics and Controlled Fusion, 42(4), p.443 - 453, 2000/04
被引用回数：5 パーセンタイル：17.76(Physics, Fluids & Plasmas)負磁気シア配位におけるスラブ・イータアイ・モードのモード構造とそれに対するプラズマのシア回転の効果を調べ、モードが空間的に分離することを見いだした。モードの分離は安全係数の非単調な分布によって起こり、分離する条件は有利面の安全係数最小位置からの距離に依存する。さらに反磁性ドリフト運動やE
B運動の局在化は安全係数最小磁気面の片側の揺らぎを抑制する可能性を示した。原研におけるトロイダル粒子シミュレーションで見いだされたトカマク内部の巨視的な揺らぎに現れるギャップ構造は、この効果により説明できる可能性が高い。
山極 満; 広瀬 章*
Plasma Physics and Controlled Fusion, 40(9), p.1673 - 1678, 1998/00
被引用回数：1 パーセンタイル：4.02(Physics, Fluids & Plasmas)捕捉電子効果を考慮して負磁気シアプラズマにおける
及び運動論的バルーニングモードについて調べた。モードの固有値は運動論的シューティングコードを用いて計算した。捕捉電子-モードは正磁気シア静電近似での特性とほぼ同じ特性を有するが、有限ベータ効果によっては安定化されないことが判明した。捕捉電子の主たる効果として、運動論的バルーニングモードの成長率の顕著な低減が見いだされた。短波長領域では完全に安定化されることも明らかとなった。
山極 満; 広瀬 章*; M.Elia*
Physics of Plasmas, 4(11), p.4031 - 4034, 1997/11
被引用回数：2 パーセンタイル：8.87(Physics, Fluids & Plasmas)シューティングコードを用いて、トカマクの負磁気シア内部輸送障壁におけるプラズマパラメータに対する運動論的バルーニングモードの安定性解析を行った。負磁気シアに対して予想されていた、圧力勾配パラメータに関する第2安定領域が、シューティング距離を長くとることにより消失し得ることを示した。トロイダルモード数が比較的低く、周波数100kHz以下のモードが高圧力及び高密度勾配によって特徴付けられる輸送障壁の近傍でのみマージナルに不安定となることを明らかにした。
山極 満; 広瀬 章*; M.Elia*
PPL-167, p.1 - 13, 1997/08
シューティングコードを用いて、トカマクの負磁気シア内部輸送障壁におけるプラズマパラメータに対する運動論的バルーニングモードの安定性解析を行った。負磁気シアに対して予想されていた、圧力勾配パラメータに関する第2安定領域が、シューティング距離を長くとることにより消失し得ることを示した。トロイダルモード数が比較的低く、周波数100kHz以下のモードが高圧力及び高密度勾配によって特徴付けられる輸送障壁の近傍でのみマージナルに不安定となることを明らかにした。
岸本 泰明; J.Y.Kim*; 田島 俊樹*; W.Horton*; J.Furnish*
Theory of Fusion Plasmas, ISPP17, p.213 - 226, 1997/00
トカマクプラズマのイオン温度勾配不安定性による熱輸送を粒子シミュレーション及び理論的手法により解析した。特に熱輸送やそれを引き起こす原因となっている乱流構造に対する弱及び負磁気シアーの効果、またプラズマ回転の効果を調べた。特に負磁気シアによる輸送障壁の存在をシミュレーションで明らかにすると共に、その背景にある理論モデルを構築した。
徳田 伸二; 渡邉 朋子*
JAERI-Research 96-057, 62 Pages, 1996/11
JAERI-Research-96-057.pdf:1.61MB
有理面が2枚ある負磁気シア配位における抵抗性磁気流体力学安定性の漸近接続理論とその数値解法を提示する。この理論では、理想MHD領域におけるNewcomb方程式と有理面のまわりの内部層方程式を解くことを有限要素法や差分解法の適用できる境界値問題・固有値問題として定式化する。したがって、安定性解析の問題を数値的に安定な解法で解くことができる。解析解が既知のモデル方程式に対して、提案した数値解法を負磁気シア配位に適用し、解析解との比較からこの理論の妥当性を検証した。
山極 満
Nuclear Fusion, 35(10), p.1225 - 1230, 1995/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Physics, Fluids & Plasmas)アルファ粒子を含むDTプラズマに対して、局所磁気シアーの低減による鋸歯状振動安定化の研究を行った。アルファ粒子圧力を考慮に入れて鋸歯状振動発生に関する磁気シアー臨界値を評価した。低密度あるいはブロードな密度プロファイルに対して高い磁気シアー臨界値を見い出した。鋸歯状振動制御のためのオペレーション領域についても検討を行った。
伊藤 公孝; 伊藤 早苗*; 津田 孝
Journal of the Physical Society of Japan, 50(2), p.655 - 658, 1981/00
被引用回数：6 パーセンタイル：53.82(Physics, Multidisciplinary)トロイダルモード数の高い短波長電磁バルーニングモードについて粒子運動学的方法を用いて解析する。プラズマ圧力、イオンラーマ半径、DBドリフト、磁気シア及び磁力線方向の伝導度等の効果を考慮に入れる。無衝突高温トロイダルプラズマ中に新らしい非局所モードがあることを見出した。この高モード数トロイダルモードは不安定であり、その成長率はドリフト周波数程度である。この解析によって、トロイダルプラズマに値の上限を課す高nバルーニング不安定性について、粒子運動論的効果を考慮に入れたより精密な解析がはじめて可能となった。
plasma in sheared magnetic field井上 早苗*; 伊藤 公孝; 吉川 庄一*
Journal of the Physical Society of Japan, 48(3), p.973 - 982, 1980/00
被引用回数：14 パーセンタイル：70.74(Physics, Multidisciplinary)有限ベータ不均一プラズマ中の低周波不安定性について、粒子運動学的解析理論を研究した。ドリフト波,ドリフトアルフヴェン波,及びドリフトテアリング波の3モードが存在することを確認し、その不安定条件を求めた。電流が流れていない時は、これらのモードは磁気シアによって安定化される。不安定-安定の境界を与える電流密度を求めた結果、(1)実験で実現されるパラメータで不安定性の誘起が可能な事,及び(2)プラズマの圧力が増大するとともに不安定性が起りやすくなり境界での電流値がさがることが示され、さらに、一層プラズマ圧力を増大させると再び安定領域が現われ得る可能性が示された。
伊藤 公孝; 井上 早苗*
Phys.Fluids, 23(4), P. 847, 1980/00
シア磁場中有限ベータプラズマ内のドリフト・アルフベン波の研究は近年急速な進歩を見せている。Catto等によって、抵抗性ドリフト・アルフベン波の存在が示された論文が発表されたが、そうして確認された波が安定であることを証明したもの。
