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Konovalov, S. V.; Mikhailovskii, A. B.*; 小関 隆久; 滝塚 知典; Shirokov, M. S.*; 林 伸彦
Plasma Physics and Controlled Fusion, 47(12B), p.B223 - B236, 2005/12
被引用回数：7 パーセンタイル：24.62(Physics, Fluids & Plasmas)新古典テアリングモード(NTM)は、トカマクプラズマにおいてプラズマ圧力を制限し、閉じ込めを劣化させるものとして知られている。NTM成長における鍵となる役割は、プラズマ流,温度,密度であり、熱伝導や粒子拡散や粘性による磁場に垂直方向と水平方向の輸送によって決まる。この発表は、垂直異常熱輸送とイオンの粘性効果のNTMへの影響を理論的に調べた。
鈴木 隆博; 諫山 明彦; 井手 俊介; 藤田 隆明; 及川 聡洋; 坂田 信也; 末岡 通治; 細山 博己*; 関 正美; JT-60チーム
AIP Conference Proceedings 787, p.279 - 286, 2005/09
JT-60において、低域混成波による電流駆動とモーショナルシュタルク効果による安全係数分布計測を用いた実時間安全係数分布制御システムを開発した。実時間制御のクロックである10ms以内で安全係数分布を高速に評価するための計算手法を開発し、精度よく安全係数分布を計算できることを示した。低域混成波の位相制御により電流駆動位置を制御した。中心での安全係数
の正磁気シアプラズマを対象に
の正磁気シア安全係数分布を目標として制御を行ったところ、安全係数分布は目標分布に近づき、の状態を低域混成波が安定に入射されている間(3秒間)維持した。電子サイクロトロン波による新古典テアリングモードの安定化及び、プラズマの着火・立ち上げについても本招待講演において報告する。
Konovalov, S. V.; Mikhailovskii, A.*; 小関 隆久; 滝塚 知典; Shirokov, M. S.*; 林 伸彦
Proceedings of 20th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2004) (CD-ROM), 8 Pages, 2004/11
新古典テアリングモードの発生条件に対する異常垂直熱輸送と異常垂直粘性の影響を理論的に調べる。摂動温度分布における磁気島横断熱伝導と拮抗するいろいろな平行輸送機構を考慮する。輸送閾値モデルにおいて、有限の垂直熱輸送のために弱くなったブートストラップ駆動と同程度に、磁気曲率効果は重要である。垂直粘性により、輸送閾値モデルには磁気島回転周波数依存性が生じる。
林 伸彦; 諫山 明彦; 長崎 百伸*; 小関 隆久
プラズマ・核融合学会誌, 80(7), p.605 - 613, 2004/07
電子サイクロトロン波駆動電流(ECCD)による新古典テアリングモード(NTM)の安定化を、数値計算により調べた。数値計算モデルは、修正ラザフォード式に基づいたものであり、1.5次元輸送コードとEC解析コードと結合して用いた。この数値計算モデルは、JT-60Uにおける実験結果を模擬できることを確めた。修正ラザフォード式における未定パラメータを、実験との比較により求めた。安定化における駆動電流位置に対する依存性を調べた。低電流量でピークさせた電流分布が、位置に対する依存性を弱めることがわかった。一方、高電流量で電流分布をピークさせてしまうと、駆動電流が電流分布を変えNTMの磁気島を動かしてしまうために、位置に対する依存性が増してしまう。高電流量の場合には電流分布を広くした方が、位置に対する依存性を弱めることができる。安定化に必要な駆動電流量を調べた。必要な駆動電流量は、修正ラザフォード式におけるブートストラップ電流項とECCD項のパラメータに強く依存する。ITERにおいて必要な駆動電流のためのパワーを、JT-60U実験から求めたパラメータを用いて評価した。
林 伸彦; 小関 隆久; 濱松 清隆; 滝塚 知典
Nuclear Fusion, 44(4), p.477 - 487, 2004/04
被引用回数：35 パーセンタイル：72.74(Physics, Fluids & Plasmas)ITERで新古典テアリングモード(NTM)安定化に必要となる電子サイクロトロン波(EC)パワーを評価するために、ITERパラメータを用いてEC駆動電流(ECCD)によるNTM安定化を数値的に調べた。NTMの磁気島幅の時間発展を、修正ラザフォード式を用いて計算した。有理面に位置するEC電流による背景電流密度分布の変化を電流拡散式により計算し、テアリング安定性指標
'の変化を考慮した。ECパワーがしきい値以上のときには、磁気島幅にかかわらずNTMを完全安定化できる。このしきいパワーの、修正ラザフォード式中のパラメータに対する依存性を調べた。しきいパワーは、修正ラザフォード式における自発電流項のパラメータに強く依存する。EC駆動電流は、背景電流密度分布の変化を通して'を減少させ、その結果、しきいパワーを減少させる。しきいパワーに対する、EC電流密度分布の幅とECパワー変調の効果を調べた。EC電流幅が半分になると、しきいパワーを半分以下にすることができる。EC電流幅を狭くすることができた場合には、しきいパワーを下げるのにECパワー変調は必要ない。パラメータ領域におけるしきいパワーの最大値を考えた場合、ITERにおいてm/n=3/2モードと2/1モードの両方を同時に安定化させるには、約25MWのECパワーが必要であることがわかった。
Mukhovatov, V.*; 嶋田 道也; Chudnovskiy, A. N.*; Costley, A. E.*; Gribov, Y.*; Federici, G.*; Kardaun, O. J. F.*; Kukushkin, A. S.*; Polevoi, A. R.*; Pustovitov, V. D.*; et al.
Plasma Physics and Controlled Fusion, 45(12), p.235 - 252, 2003/12
被引用回数：55 パーセンタイル：82.78(Physics, Fluids & Plasmas)ITERはDT燃焼によって約0.5GWの核融合エネルギーを発生する最初の磁場閉じ込め装置である。最近の2, 3年の間に得られた研究成果によって、ITERのHモード運転においてQ
10を達成できることがほぼ確実となった。それらには、三角形度を高くすることによって得られたグリーンワルド密度付近における良好なHモード閉じ込め,理論モデルに基づく炉心プラズマ閉じ込めの予測の改良,D/Tイオンとヘリウム中性粒子との弾性衝突を考慮したダイバータモデル計算によるヘリウム灰除去効率の改善,NTM(新古典テアリング・モード)のフィードバック制御による
値の改善,ELM物理の理解の進展とELM緩和法の開発,ディスラプション緩和法の検証などがある。ITERはその機動性を用いて定常及び中間領域(ハイブリッド)運転を行うことも可能である。この論文においては、おもに誘導運転のプラズマ性能、及び定常運転のために要請される性能について議論を行う。
滝塚 知典
プラズマ・核融合学会誌, 79(11), p.1123 - 1129, 2003/11
トカマクプラズマにおける電流ホールの形成機構を解説する。JT-60Uの実験結果を示す。内部輸送障壁(ITB)が作り出すブートストラップ電流が重要な役割を果たす。電流ホール内の電流密度はほぼ0に保たれる。電流ホールを持つトカマクプラズマの平衡の新概念を紹介する。軸対称三磁気島(ATMI)平衡と呼ばれる配位は3個の磁気島(中心磁気島には負電流、両側の2磁気島には正電流が流れる)がR方向に並ぶ。ATMI領域内の電流値が小さい時、この平衡は安定に維持される。箱型ITBを持つ電流ホール配位における閉じ込め特性について述べる。 ITB内側のコアポロイダルベータに関して導出された比例則は平衡限界を示唆している。コア閉じ込めエネルギーが加熱パワーに依存はしていないが、 ITB領域で評価された熱拡散係数は新古典拡散係数に適度な相関がある。
Mikhailovskii, A. B.*; Shirokov, M. S.*; Tsypin, V. S.*; Konovalov, S. V.; 小関 隆久; 滝塚 知典; Galv
o, R. M. 0.*; Nascimento, I. C.*
Physics of Plasmas, 10(10), p.3975 - 3983, 2003/10
被引用回数：8 パーセンタイル：25.85(Physics, Fluids & Plasmas)トカマクにおける亜音速の新古典テアリングモード(NTM)の輸送閾値モデルを構築した。速度依存項を持つ一流体熱伝導方程式とプラズマ平行方向運動方程式を基礎式とする。揺動プラズマ温度とNTMの駆動ブートストラップ電流が、垂直方向熱輸送の大きい時と小さい時ともに、求められる。この亜音速のNTMの輸送閾値モデルは、従来の標準的なNTMの輸送閾値モデルに比べ、現実的なモデルである。
Mikhailovskii, A. B.*; Shirokov, M. S.*; Tsypin, V. S.*; Konovalov, S. V.*; 小関 隆久; 滝塚 知典; Galvo, R. M. 0.*; Nascimento, I. C.*
Physics of Plasmas, 10(9), p.3790 - 3792, 2003/09
被引用回数：5 パーセンタイル：16.93(Physics, Fluids & Plasmas)トカマクにおける新古典テアリングモード(NTM)の対流輸送閾値モデルに関する流体的記述を展開した。垂直方向輸送モデルを付加したドリフト運動論的方程式からモーメント方程式一式を導出した。このモーメント方程式系の本質は、平行方向熱流束が圧力や温度と同等な立場になっていることである。提案されたモーメント方程式系をNTMのブートストラップ電流起動の解析に適用し、NTMの閾値モデルを導出した。このモデルは、初期的に直感的考察から導かれた対流輸送閾値モデルと定性的に一致している。
Mikhailovskii, A. B.*; Churikov, A. P.*; Konovalov, S. V.; Shirokov, M. S.*; Tsypin, V. S.*
Doklady Physics, 48(4), p.159 - 162, 2003/04
被引用回数：1 パーセンタイル：12.86(Mechanics)トカマク型核融合炉条件にある理想的安定プラズマの圧力を制限する新分類の揺動があることを示す。このようなモードの局在性は3特性長である:大スケール(MHD),ラーマ半径スケール及び亜ラーマスケール。これらのモードが、実験的に観測されている新古典的テアリングモードの自発的発生に関連していることを示す。
林 伸彦; 小関 隆久; 濱松 清隆; 滝塚 知典
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.5, p.519 - 522, 2002/00
超電導化改修JT-60における、電子サイクロトロン波電流駆動(ECCD)による新古典テアリングモード安定化のシミュレーションを、1.5次元時間発展コードTOPICSと修正Rutherford式を用いて行った。ECによる磁気島中心の局所電流によってモードは安定化される。しかし、EC電流が磁気島中心から外れると有理面が動き、ECの安定化効率が下がる。EC電流の安定化に必要な位置幅は、EC電流分布をよりピークさせるとともに、ECのパワーが低い時は広くなり、高パワーの時は狭くなる。ECの入射時間が長ければ、この必要幅は広げられる。安定化に必要な最小のECパワーは、EC電流分布をよりピークさせ、磁気島成長の初期に、長く入射することによって、低くすることができる。
小関 隆久; 諫山 明彦
プラズマ・核融合学会誌, 77(5), p.409 - 419, 2001/05
トロイダル・プラズマにおいて磁気島内でのブートストラップ電流の減少による新古典テアリングモード(NTM)の発生について、修正ラザフォード方程式に基づいて解説している。ここでは、NTMの基礎理論、実験観測について述べ、NTM発生の値スケーリングと成長機構について議論している。また、NTMのエネルギー閉じ込めへの影響及び電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)による安定化について紹介している。
小関 隆久; 濱松 清隆; 諫山 明彦; 栗田 源一
Fusion Engineering and Design, 53(1-4), p.65 - 69, 2001/01
被引用回数：7 パーセンタイル：48.68(Nuclear Science & Technology)衝突周波数が小さい高
プラズマにおいて、磁気島に沿って流れるブートストラップ電流が磁気島を成長させることが考えられる。これは、新古典テアリングモードと呼ばれ、定常プラズマにおける新たな限界になるものとして、最近、重要課題となっている。ここでは、新古典MHDモデルに基づく磁気島の発展方程式をもとに、飽和時の磁気島幅を評価し、電流分布や圧力分布に対する影響を調べた。その結果、テアリングモードの有理面が低シア領域にあると不安定効果が大きいこと、低
プラズマでは高nモードがより安定であることなどが明らかとなった。また、磁気島への局所電流駆動による安定化効果を調べ、小半径の10%程度の幅の電流を磁気島へ駆動することにより、プラズマ電流の1
2%の駆動電流で、大きな安定化効果が期待できることを示した。
ディスラプション・プラズマ制御・MHDグループ
Nuclear Fusion, 39(12), p.2251 - 2389, 1999/00
ITERの設計建設のために必要なトカマクプラズマのMHD安定性、ディスラプション特性、運転限界についての物理基準を示した。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た。MHD安定性では、理想MHD、壁による安定化効果、抵抗性壁モード、鋸歯状振動、新古典ティアリングモード、エラー磁場不安定性、ELM等についての特性を示した。ディスラプションでは、熱消滅、プラズマ電流消滅、垂直位置移動現象(VDE)、ハロー電流、逃走電子、ディスラプション頻度の各特性をレビューし、ITERの設計基準に反映した。運転限界では、密度限界、値限界等についてレビューし、炉心プラズマとして安定な性能が得られる領域を示した。
平山 俊雄; 杉江 達夫; 逆井 章; 芳野 隆治; 鎌田 裕
JAERI-M 91-169, 15 Pages, 1991/10
ペレット入射により形成された急峻な密度勾配を有するプラズマについて、新古典輸送理論に基づく不純物輸送計算結果を、実験的に得られたTiXX及びTiXXIのスペクトル線の時間変化と比較することにより、チタン不純物の輸送特性を調べた。チタン不純物は急峻な密度分布と鋸歯状波振動の抑制に関連して、プラズマ中心領域に集中する。チタン不純物の挙動は、プラズマ内部での異常輸送の低減と新古典輸送モデルにより説明できる。この様な不純物の中心集中は、新古典不純物輸送理論が予測するように、強い密度勾配と軽元素不純物との衝突により生じる。低域した異常輸送係数は、q=1面内の中心領域では0.2m
/sと推定できる。プラズマ周辺領域はなお、異常輸送が支配的である。
菊池 満; 安積 正史
核融合研究, 65(SPECIAL ISSUE), p.225 - 241, 1991/03
磁力線に沿った新古典輸送効果(ブートストラップ電流と電気伝導度に対する捕捉電子補正)をJT-60で調べた結果を示す。実験結果は新古典理論の予測と合致する。この結果はトカマクの異常輸送が磁場方向輸送に影響するほど強くないことを示している。圧力駆動のブートストラップ電流は高ポロイダルベータ領域で全電流の80%にも達する。この結果は定常トカマク炉の実現に極めて有効である。
徳田 伸二; 山極 満; 常松 俊秀; 竹田 辰興
Int. Conf. on Plasma Physics, p.925 - 928, 1989/00
新古典効果(新古典抵抗およびブートストラップ電流)を無矛盾にとり入れたトカマク・プラズマの理想MHD安定性を解析する。この時、核融合の出力パワーを確保するためにITER計画で採用されたピークした密度・温度分布をもつ平衡を考え、そのような平衡に対する高-nバルーニング・モードおよび低-nモードに対するベータ値限界を解析する(n:トロイダル・モード数)。また粒子ビームによる電流駆動の解析モデルを平衡コードに取り入れて電流分布制御によるベータ値限界の改善についても調べる。
津田 孝
JAERI-M 6965, 24 Pages, 1977/02
不純物イオンの輸送に対する温度勾配の効果をトカマクのMHD領域において調べた。イオンの慣性および異なるイオン間の温度緩和の効果も考慮に入れた。軽い不純物イオンに対する結果は、以前のJAERI-M-5376と等しくなり、不純物イオンの粒子束における温度勾配に比例する項は、温度緩和の効果によって出てこない。重い不純物イオンに対しては、あるパラメータ領域では、プラズマ・イオンの密度勾配と温度勾配の向きが等しくても、不純物イオンがプラズマ柱の内部に入っていけない事が示された。
津田 孝
JAERI-M 5934, 15 Pages, 1974/12
バナナ領域のトカマクプラズマの半径方向の電界の減衰の機構について調べた。非常に早い(~
/v
q)電場の減衰の機構が存在することが示された。又、トーラスプラズマの実効的な誘電率が(B
/B
)倍になることも示された。
井戸村 泰宏
no journal, ,
熱源駆動full-fジャイロ運動論シミュレーションと勾配駆動delta-fジャイロ運動論シミュレーションの比較をi)乱流運動量輸送、および、ii)プラズマサイズと加熱パワーに対するイオン温度勾配駆動乱流のスケーリングについて議論する。前者の問題においては、乱流輸送と新古典輸送を含む両極性条件が運動量輸送とそれによって得られるプラズマ回転分布の評価において必要不可欠である。後者の問題においては、局所的なパワーバランス条件の下での温度揺動と乱流輸送の自己無撞着な相互作用が加熱パワーに依存する閉じ込め劣化現象を引き起こす。これらの物理機構はfull-fシミュレーションに特有のものであり、プラズマ閉じ込め性能の評価に大きく影響する。
