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藤井 常幸; 春日井 敦; JT-60チーム
Proceedings of 20th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE 2003), p.222 - 227, 2003/10
高性能プラズマを実現するための鍵はプラズマ中の電流,圧力,回転分布の制御である。そのために、JT-60Uには、ECH, LH, ICHのRF装置,正及び負イオン源のNBI装置が導入されて来た。出力1MWのジャイロトロンを使用して、110GHzで合計出力4MWのECH 装置を開発している。SiC製のRF吸収体を内蔵することで、ジャイロトロン内で発生する寄生発振を抑制し、設計値のジャイロトロン出力1MW, 5秒を達成した。さらに、このジャイロトロンはアノード電圧を可変調整でき、発振パラメータ領域を広くとれるため、より高い出力パワーが期待できる。NBI装置では、負イオン源NBIが400kVのビームエネルギーで5.8MWの入射を、正イオン源NBIは28MWの入射を実現している。負イオン源NBI装置の開発において、空間電荷効果を含む多ビーム束の収束に関する詳細な研究を行った。その結果、2.6MW, 10秒の入射を達成した。
金子 修*; 山本 巧; 秋場 真人; 花田 磨砂也; 池田 勝則*; 井上 多加志; 永岡 賢一*; 岡 良秀*; 長壁 正樹*; 竹入 康彦*; et al.
Fusion Science and Technology, 44(2), p.503 - 507, 2003/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)負イオンNBI装置は、ITER 等の核融合プラズマを加熱・電流駆動するための効果的かつ信頼性ある装置として期待されている。負イオン生成やビーム発生の技術開発は、1980年代に世界的に開始され、現在までに、著しく進展してきた。特に、日本では、二つの大型核融合開発プロジェクトで核融合プラズマの実験研究のために負イオンNBI装置を実際に用いた計画を進めている。一つは、日本原子力研究所におけるJT-60Uトカマク計画であり、他の一つは核融合科学研究所のLHDヘリオトロン計画である。これらの計画は、負イオンNBI装置の開発を更に促進し、両研究所で順調に開発成果を上げてきた。JT-60Uでは、1996年に最初のビーム入射実験を行い、その後、1998年には、LHDでビーム入射実験が行われた。これらは、トカマク及びヘリオトロンでの最初の負イオンNBI装置を用いた加熱・電流駆動実験であり、将来有望な成果が得られた。
井手 俊介; 藤田 隆明; 鈴木 隆博; 波多江 仰紀; 内藤 磨; 鎌田 裕; 関 正美
Plasma Physics and Controlled Fusion, 44(11), p.L63 - L69, 2002/11
被引用回数：25 パーセンタイル：66.13(Physics, Fluids & Plasmas)グリーンワルド密度の82%の高密度領域でHモードスケーリングの1.4倍の閉じ込めを持った負磁気シア放電の完全非誘導電流駆動に、初めて成功した。完全非誘導電流駆動は、低域混成波と中性粒子ビームによる電流駆動を62%のブートストラップ割合を持つプラズマに行って実現した。異なる非誘導電流駆動を組み合わせることにより、高ブートストラップ負磁気シア放電における中心と周辺同時の電流分布を変えることに成功した。
牛草 健吉; 井手 俊介; 及川 聡洋; 鈴木 隆博; 鎌田 裕; 藤田 隆明; 池田 佳隆; 内藤 磨; 松岡 守*; 近藤 貴; et al.
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.255 - 277, 2002/09
被引用回数：10 パーセンタイル：15.15(Nuclear Science & Technology)JT-60における非誘導電流駆動及び高性能定常運転に関する研究成果をまとめた。低域混成波電流駆動(LHCD)により3.5MAの大電流駆動,3.6
1019m-2A/Wの高効率電流駆動,自在な電流分布制御性を実証した。近接条件,高速電子挙動等の基礎研究によりLHCD物理の解明に貢献した。負イオン源中性粒子ビーム電流駆動(N-NBCD)実験により、中性粒子ビーム電流駆動に関する研究を著しく進展させた。駆動効率1.51019m-2A/Wを達成し、1MAの電流駆動に成功した。弱磁場励起Oモード電子サイクロトロン波による局所電流駆動を実証し、駆動効率0.51019m-2A/W,0.2MAの電流駆動を達成するとともに、新古典テアリング不安定性の抑制に成功した。これらの成果に基づき、高
pHモード及び負磁気シアプラズマという2つの高性能定常運転方式を開発した。これらの運転方式は、高い閉じ込め性能を有するほぼ定常状態の電流分布を完全電流駆動の状態で持続できるものである。高い規格化密度や高い核融合積を有する完全電流駆動高性能定常運転方式で達成した。
井手 俊介; JT-60チーム
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.4, p.99 - 105, 2001/00
JT-60U負磁気シアプラズマにおける内部輸送障壁(ITB)の特性と、それの構造と電流分布や径電場との関連について報告する。詳細な内容は、(1)低域混成波による外部電流駆動(LHCD)により電流分布を変えることによりITBの位置を変え閉じ込めを改善することができた。さらにN-NBIを組み合わせることにより、完全電流駆動と高閉じ込め(H
1.4)を高密度領域(0.82n
)で実現した。(2)接線NBIの組み合わせをかえることにより、入射トロイダルトルクの分布をかえた時にITB領域での温度勾配がかわることを示した。またこの時に、径電場にも変化があり、ITBの外側境界付近の径電場の空間微分の大小がITBでの温度勾配と相関があることを示した。
福山 淳*; 高瀬 雄一*; 井手 俊介; 牛草 健吉
プラズマ・核融合学会誌, 76(2), p.127 - 137, 2000/02
トカマクプラズマにおける加熱・電流駆動の物理に関するITER物理R&Dの成果をまとめた。(1)電子サイクロトロン周波数帯(ECRF)、(2)イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)、(3)低域混成周波数帯(LHRF)の電磁波と(4)中性粒子ビーム入射(NBI)各々の種類の手法について検討した。ITERにおける各手法による、加熱・電流駆動特性について検討し、適切なパラメータの選定によりECRF,ICRF,NBIにより中心加熱が、ECRF,LHRFにより周辺電流駆動が、またECRF,ICRF,NBIにより中心電流駆動が各々ITERで要求されるレベルで行えることを示した。
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。
小原 祥裕
プラズマ・核融合学会誌, 72(5), p.393 - 402, 1996/00
近年負イオンビーム技術は日本で大きく進展し、実用上必要な10A以上の大電流負イオンビーム生成が可能となった。この大電流負イオン源開発の進展を受けて、JT-60U用と核融合科学研究所のLHD用の負イオンNBI計画が立案され、現在その建設が進められている。さらに、ITER用の1MeV級NBI技術開発も原研が中心となって進められている。このように、負イオンNBI技術は日本が世界を大きくリードしている技術領域の1つである。本解説では、負イオンを用いたNBI研究開発上の最近の主な成果について述べる。
松岡 守; JT-60チーム
Fusion Engineering and Design, 26(1-4), p.59 - 68, 1995/01
被引用回数：2 パーセンタイル：28.12(Nuclear Science & Technology)JT-60Uでは高効率電流駆動、大電流駆動とともに、電流分布制御の実験を強力に進めている。LHCDに関しては新しいマルチジャンクションランチャーを用いて3.6MAまでの完全電流駆動を実現した。位相を変えることにより、内部インダクタンスの時間的変化は予測どおりの相違を示した。NBCDにおいても、ビーム軸に対して相対的にプラズマ配位を変えることにより、中心電流駆動及び周辺電流駆動を行った。その結果、内部インダクタンスは中心電流駆動を正方向に行った場合上昇、逆方向に行った場合減少した。周辺電流駆動を行った場合は逆の傾向であった。LHCD,NBCDの場合とも電流分布制御により閉じ込め特性の改善を示唆する実験結果を得た。
根本 正博; 牛草 健吉; 今井 剛; 池田 佳隆; 内藤 磨; 草間 義紀; 飛田 健次; 竹内 浩; JT-60チーム
Physical Review Letters, 67(1), p.70 - 73, 1991/07
被引用回数：14 パーセンタイル：70.08(Physics, Multidisciplinary)次期核融合装置での
粒子とLH波の相互作用を予見するため、JT-60において、NBとLH波の同時入射時のビームイオン加速について調べた。実験はI
=1.5MA、B
=4.5Tのリミター配位の水素プラズマを用いて行なった。LH波は、LHパワー約0.8MW、屈折率のピーク値2.2として、LH周波数を1.74GHzから2.23GHzまでスキャンした。LH波の吸収が電子からイオンへ移行する境界のプラズマ密度を境界密度とすると、それはLH周波数と共に上昇することが観測された。LH波の電子及びビームイオンに対する吸収指標を導入し、静電近似の冷たいプラズマ中でLH波が満足する分散式に代入することで、境界密度を表わす式が得られた。この式から求められた境界密度は実験データと一致する。更に、ビームエネルギー依存性と屈折率依存性についても実験データと計算式による予測値が一致することが明らかとなった。
今井 剛; 牛草 健吉; 池田 佳隆; 内藤 磨; 吉田 英俊; 関 正美; 根本 正博; 佐藤 正泰; 小出 芳彦; 上原 和也; et al.
核融合研究, 65(SPECIAL ISSUE), p.119 - 132, 1991/03
低域混成波帯の高周波を、トカマクの種々のパラメータ領域の加熱に応用し、電子加熱(LHEH)、イオン加熱(LHIH)、そして、中性粒子ビーム(NB)との同時加熱(NB+LH)の全てにおいて、良好な加熱結果が得られた。高プラズマ電流化と、ペレット入射との組合わせが、表面でのパラメトリック不安定性を、抑制できた。6keVの電子温度が、LHEH領域で、又、核融合積~110
m
keVsが、ペレット+LHで得られた。NB+LHでは、ビーム加速による閉じ込めの改善や、波のトカマクの中での伝搬に関する知見を得ることができた。
嶋田 道也; 鈴木 紀男; 中村 博雄; 辻 俊二
核融合研究, 65(SPECIAL ISSUE), p.185 - 200, 1991/03
JT-60におけるHモード実験の総括。JT-60は重水素が使用できないという制約がある一方(1)外X点と下X点ダイバータの比較(2)低域混成は、イオンサイクロトロン波による高周波加熱とNBIとの複合加熱が可能(3)低域混成波による電流駆動が可能(4)高加熱入力、長パルスの実験が可能などの特徴を生かした実験が可能である。結果をまとめると(1)外X点、下X点の両方においてHモードに特有の現象を確認した。下X点の方が再現性よく、ELMのない状態が持続する。エネルギー閉じ込めの改善は10%程度であった。(2)高周波加熱とNBIを組み合わせることにより再現性及びHモードの持続時間が長くなる。(3)チタン・ゲッターによって不純物制御を行い閾値パワーを14MWから9MWに低減しエネルギー閉じ込めの改善を30%にすることができた。(4)LH電流駆動によるHモードを世界ではじめて達成した。
今井 剛; 牛草 健吉; 池田 佳隆; 根本 正博; 草間 義紀; 松岡 守; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 30(1), p.161 - 168, 1990/01
被引用回数：11 パーセンタイル：48.1(Physics, Fluids & Plasmas)中性粒子ビーム(NB)入射による高速イオンを低域混成波(LHW)により加速し、イオン・テイル温度60keVの非常に強力なイオンテイルを生成した。LHW加熱と組合せた、NB加熱によるインクレメンタル・エナージ閉じ込め時間が2倍以上改善され、110msに達した。高速イオンの閉じ込めが良く、この高速イオンによる寄与により、閉じ込め改善の説明が可能である。このビームイオンの加熱過程は、準線型理論によく一致する。
JT-60チーム
JAERI-M 87-009, 348 Pages, 1987/03
1986年8月~11月にかけて行なわれたJT-60初期加熱実験結果の速報である。中性粒子入射パワ-は約1ヵ月で最大20MWに達した。最大入射パワ-でのプラズマエネルギ-は約2MJ,
=0.1-0.12sであり、は典型的なLモ-ドの加熱パワ-依存性を示している。低減混成波帯実験では、1.2MWのLH入射で最大1.7MAの電流駆動に成功すると共に、OHプラズマでの電流駆動効率1~1.7,NBI加熱時2~2.8と言う高い駆動効率を実証した。更に、Ip=1MAの全てをLHで駆動した放電にNBI加熱を行なうと、NBI単独時よりもエネルギ-閉じ込め時間が改善される事が判明した。また、同様のエネルギ-閉じ込め時間の改善が、イオンサイクロトロン波とNBIとの複合加熱時にも観測された。
牛草 健吉; 今井 剛; 芳野 隆治; 池田 佳隆; 坂本 慶司; 石田 真一; 松岡 守; JT-60チーム
JAERI-M 87-012, 21 Pages, 1987/02
JT-60において、NB加熱プラズマの閉じ込め特性の改善を、LH電流駆動による電流分布制御によって達成する事が出来た。
秋場 真人; 荒木 政則; 堀池 寛; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 栗山 正明; 北村 繁; 松田 慎三郎; 松岡 守; 向田 秀敏*; et al.
JAERI-M 82-045, 13 Pages, 1982/05
JT-60原型ユニットは1981年11月に完成し、直ちに実証試験運転が開始された。原型ユニットはJT-60NBIの14ユニットの建設に先立ち、その性能を実証するための装置である。本レポートは、これまでに得られた原型ユニットの実験結果をまとめたものである。主な結果は次の通りである。(1)75keV,70Aのイオンビームを10秒間安定に発生させる事ができた。(2)イオン源および各機器の性能も設計値通りであることを確認した。(3)JT-60からの漏洩磁場が存在しても、ビームはほとんど影響を受けず、PLTおよびCulham効果などは発生しないことを確認した。
