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論文

Impact of wall saturation on particle control in long and high-power-heated discharges in JT-60U

仲野 友英; 朝倉 伸幸; 竹永 秀信; 久保 博孝; 三浦 幸俊; 清水 勝宏; 木島 滋; 正木 圭; 東島 智; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 46(5), p.626 - 634, 2006/05

https://doi.org/10.1088/0029-5515/46/5/013
 被引用回数：21 パーセンタイル：57.27(Physics, Fluids & Plasmas)

長い時間スケールにおけるプラズマ・壁相互作用を理解するため、放電時間を15秒から65秒に、中性粒子ビーム加熱時間を10秒から30秒に伸張した。長時間Hモード放電の後半ではダイバータ板が粒子飽和することが確認された。放電中にダイバータ板での粒子吸収が徐々に減少し、その後、粒子を吸収しない状態に達した。この壁飽和現象によって、ダイバータ排気を有効にしているにもかかわらず中性粒子ビーム以外の粒子供給がなくても主プラズマの密度が上昇した。また、総入力エネルギーが350MJに達したが、カーボンブルームと呼ばれる急激な炭素不純物の発生や、主プラズマの不純物による希釈は観測されなかった。

論文

High flux ion beam acceleration at the 100-eV level for fusion plasma facing material studies

吉田 肇; 横山 堅二; 谷口 正樹; 江里 幸一郎; 鈴木 哲; 秋場 真人

Fusion Engineering and Design, 81(1-7), p.361 - 366, 2006/02

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2005.09.071
 被引用回数：2 パーセンタイル：17.18(Nuclear Science & Technology)

プラズマ対向材料と核融合周辺プラズマの相互作用について研究するため、100-eV級・高粒子束・大面積・定常イオンビームを開発した。新型イオン引出し電極を開発し、超低エネルギーイオン源(SLEIS)に設置し試験を行った。水素イオンビームにおいて、エネルギーが60-200eVと極端に低いにもかかわらず、既存の高粒子束イオン源と同程度の粒子束($$>$$1020H/m$$^{2}$$s)が得られた。この100-eV級イオンビーム加速は、ダイバータ部におけるプラズマ壁相互作用の研究に役立つ。

論文

Conference summary; Progress in experiments on confinement, plasma-material interactions and innovative confinement concepts

二宮 博正

Nuclear Fusion, 45(10), p.S13 - S31, 2005/10

https://doi.org/10.1088/0029-5515/45/10/S02
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Physics, Fluids & Plasmas)

第20回IAEA核融合エネルギー会議で発表された閉じ込め実験,プラズマと材料の相互作用実験、及び革新的閉じ込め概念の三分野に関するサマリーである。発表のハイライトは、高ベータで高自発電流割合での長時間維持が電流拡散時間以上に達したこと,放電シナリオ最適化とそのITERへの外挿が顕著に進展したこと、及び閉じ込めと輸送物理に関する理解が大きく進んだことである。

論文

Overview of goals and performance of ITER and strategy for plasma-wall interaction investigation

嶋田 道也; Costley, A. E.*; Federici, G.*; 伊尾木 公裕*; Kukushkin, A. S.*; Mukhovatov, V.*; Polevoi, A. R.*; 杉原 正芳

Journal of Nuclear Materials, 337-339, p.808 - 815, 2005/03

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2004.09.063
 被引用回数：65 パーセンタイル：96.35(Materials Science, Multidisciplinary)

ITERは燃焼プラズマの研究と実現を目的とした核融合実験炉である。その特徴は、加熱パワーのほとんどがアルファ加熱によって供給されるということである。ITERは現在運転中の装置からの顕著なステップであり、かつ核融合炉開発において不可欠のステップである。ITERの成功は、プラズマ壁相互作用の制御のいかんにかかっていると言っても過言ではない。ITERは熱束,粒子束及び時間スケールにおいて現在の装置を一桁ないし二桁上回るからである。ITERにおけるプラズマ壁相互作用の制御の戦略として、セミクローズ・ダイバータ,強力な燃料補給と排気,ディスラプション及びELM制御,交換可能なプラズマ対向材料、及び段階を追った運転などを計画している。

論文

ITER materials R&D data bank

田中 茂; R.Matera*; G.Kalinin*; V.Barabash*; 毛利 憲介*

Journal of Nuclear Materials, 271-272, p.478 - 485, 1999/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(98)00804-6
 被引用回数：4 パーセンタイル：34.81(Materials Science, Multidisciplinary)

ITER真空容器内材器(ダイバータ、第一壁、ブランケット、真空容器等)構成材料に関係する工学R&Dで得られた膨大な実験生データを蓄積して、設計に有効利用するため、「ITER材料関連R&Dデータバンク」を構築した。ベリリウム、タングステン、炭素系材料、銅合金、ステンレス鋼等の単体材料の熱機械的特性(中性子照射効果含む)に加えて、これら材料間(Be/Cu,W/Cu,CFC/Cu,Cu/SS,Cu/Cu,SS/SS)の各種接合(ロウ付け、HIP、爆着、摩擦接合、プラズマスプレー等)の熱機械的特性(中性子照射効果含む)、さらにこれら接合法を用いて製作された水冷模擬試験体の高熱負荷繰返し疲労試験の結果を収録した。またプラズマ対向材料(Be,W,CFC)のプラズマ壁相互作用(スパッタリング及びディスラプション時熱負荷による損耗、水素同位体の吸蔵、放出)及び各種冷却管の限界熱流束に関する実験データも収録した。

論文

Plasma equilibrium control during slow plasma current quench with avoidance of plasma-wall interaction in JT-60U

芳野 隆治; 中村 幸治; 閨谷 譲

Nuclear Fusion, 37(8), p.1161 - 1166, 1997/00

https://doi.org/10.1088/0029-5515/37/8/I10
 被引用回数：8 パーセンタイル：30.9(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uにおいて、プラズマ電流消滅時に発生する垂直移動現象(Vertical Displacement Event,VDE)は、垂直位置の実時間モニタの精度劣化に起因することを突き止めている。そこで、モニタ精度を向上させた結果、世界で初めて、プラズマ電流消滅時の垂直位置制御を実現し、VDEを回避することに成功した。この時、さらに、プラズマと真空容器第一壁との相互作用を回避する(又は、ダイバータプラズマ配位を維持する)には、X点の高さを維持することが必要と判明したため、プラズマ電流に対するダイバータコイル電流の比率を一定に制御した。以上により、トカマク型核融合炉にて危惧されているディスラプション中のVDEとプラズマと壁の相互作用は、適切な平衡配位制御を行えば回避できることを実証した。

論文

Plasma control experiments in JT-60U

芳野 隆治; JT-60チーム

Proc. of 36th IEEE Conf. on Decision and Control, 4, p.3709 - 3714, 1997/00

JT-60Uにて実証したプラズマ制御実験について示す。(1)定常・非定常状態における多変数非干渉制御によるプラズマ位置・形状の能動制御。(2)消滅速度の遅いプラズマ電流消滅における、能動的なプラズマ位置・形状制御によるプラズマと壁の相互作用の回避。(3)プラズマ電流消滅時に大半のプラズマ電流が高速の電子(逃走電子)で駆動される場合のプラズマ電流の低減とプラズマ位置・形状制御。(4)消滅速度の速いプラズマ電流消滅における、受動的に真空容器等に流れるトロイダル渦電流を用いたプラズマ位置制御(中立平衡点にプラズマの電流中心を設定すれば位置移動が発生しない。)(5)DD核融合反応で発生する中性子の発生率のフィードバック制御などの試み。

論文

Enhancement of C$$_{2}$$H$$_{2}$$ formation due to interaction of graphite with energetic protons

山田 礼司

Journal of Nuclear Materials, 174, p.118 - 120, 1990/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(90)90429-Q
 被引用回数：8 パーセンタイル：81.56(Materials Science, Multidisciplinary)

エネルギーを有するプロトンを黒鉛に照射した際に生成するC$$_{2}$$H$$_{2}$$の収率は、他のC$$_{2}$$H$$_{4}$$、C$$_{2}$$H$$_{6}$$生成収率よりも大きい。照射量依存性を調べると、高照射量になるに従い、C$$_{2}$$H$$_{2}$$生成収率は増加し、他の収率は減少する。この結果は、C$$_{2}$$H$$_{2}$$生成収率には照射効果が強く影響を与えていることを示唆している。また、質量数28の測定結果と計算結果を比較すると、質量数28にはイオン衝撃脱離によるCOの寄与が大きいことを示し、質量数28の結果を炭化水素生成収率を決定することに使用することはできないことを明らかにした。

論文

Recent progress in wall material development and of surface technology for fusion devices at the Japan Atomic Energy Research Institute

村上 義夫; 阿部 哲也

J.Vac.Sci.Technol.,A, 5(4), p.2305 - 2310, 1987/04

核融合装置のプラズマ壁相互作用に関係する材料の研究開発は、プラズマ閉込めの研究を進展させるうえで解決しなければならない現在及び近い将来の問題を含んでいる。検討を要する主要な課題は、i)不純物放出と表面侵食、ii)水素同位体のリサイクリング、iii)高熱負荷への対応、iv)プラズマディスラプションは影響などである。原研における壁材開発と関連するプラズマ壁相互作用の研究は主に装置開発の立場から行われ、新しい材料・プロセスの開発と性能試験に重点が置かれた。JT-60ではTiC被覆モリブデン及び同インコネルタイルが使用され、初期のプラズマ実験で被膜の密着性のよいことが示された。TiC及びCのその場コーティング技術の開発も進めている。次期大型装置のためには強制冷却した壁コンポーネントの開発が必要である。主な技術課題は、核融合装置環境下で使用できるセラミック(黒鉛含む)材料の改良やセラミック-金属接合の開発などであろう。

報告書

Studies on surface chemical states of some metals and ceramics bombarded with energetic light-ion

馬場 祐治

JAERI 1304, 76 Pages, 1987/02

JAERI-1304.pdf:3.1MB

keVオーダーの軽イオン衝撃した金属およびセラミックスの表面化学状態変化およびその機構を、XPS,AES.SIMSにより解析した。H$$^{+2}$$衝撃したSc,Ti,V,Y,Zr,NbではXPSスペクトルの内殻ケミカルシフトおよび価電子帯領域のMetal-Hピークにより水素化物の形成が認められた。得られた水素化物層は熱化学的に合成した水素化物に比べ、より高温まで安定である。一方、H$$^{+2}$$衝撃したSiC,Si$$_{3}$$N$$_{4}$$,SiO$$_{2}$$表面はそれぞれ炭素、ケイ素、ケイ素過剰となる。またH$$^{+2}$$,D$$^{+2}$$,He$$^{+e}$$衝撃によりTiC,TiN,TiO$$_{2}$$表面はチタン過剰となる。重照射下におけるにTiC表面のC/Ti比およびSIMSスペクトルのTi$$^{+}$$/C$$^{+}$$比の入射エネルギー依存性は、チタンおよびグラファイトのスバッター収率の比と対応することから組成変化は構成元素のスパッターに帰因することが明らかになった。

論文

Chemical sputtering yields of graphite; Sintereddiamond compacts and diamond films

山田 禮司

Journal of Nuclear Materials, 145-147, p.359 - 363, 1987/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(87)90360-6
 被引用回数：61 パーセンタイル：97.47(Materials Science, Multidisciplinary)

黒鉛、焼結ダイヤモンド、ダイヤモンド薄膜の化学スパッタリング収率を、入射H$$^{+}$$イオンのエネルギー、電流密度、試料温度をパラメータに測定した結果を報告する。 以前に化学スパッタリングによりCH$$_{4}$$が生成することを報告したが、今回それ以外にC$$_{2}$$H$$_{2}$$,C$$_{2}$$H$$_{4}$$,C$$_{2}$$H$$_{6}$$更にはC$$_{3}$$化合物が生成していることを見い出した。C$$_{2}$$H$$_{2}$$,C$$_{2}$$H$$_{4}$$,C$$_{2}$$H$$_{6}$$の入射エネルギー依存性では、~0.3keV付近でピークを持つ。これは、CH$$_{4}$$が~0.8keV付近で最大となるのに対して、大きくずれている。温度依存性に関しては、CH$$_{4}$$,C$$_{2}$$H$$_{2}$$,C$$_{2}$$H$$_{4}$$,C$$_{2}$$H$$_{6}$$とも~450~500$$^{circ}$$C付近で最大となり大きな差は無い。更に、電流密度依存性に関しては、1$$times$$10$$^{1}$$$$^{5}$$個/cm$$^{2}$$sec以下ではCH$$_{4}$$の収率は電流密度とともに幾分減少するが、1$$times$$10$$^{1}$$$$^{5}$$個/cm$$^{2}$$sec以上では一定となる。また収率が最大となる温度に関しても、上記の電流密以上では、電流密度に依存しない結果を得た。

論文

核融合研究装置における真空・表面現象,II

村上 義夫

フィジクス, 7(8), p.528 - 531, 1986/08

核融合装置は原子力分野では初めての本格的な真空装置であるが、高温プラズマを取扱うことや装置の大型化のために真空科学技術に新たな課題を投げ掛けている。ここでは、これらに関連して、プラズマ-壁相互作用、大型装置のための真空技術、漏れ探し、真空排気系のそれぞれについての課題を述べる。

論文

Hot atom chemistry and fusion reactors

工藤 博司

Hot Atom Chemistry, p.501 - 511, 1984/00

ホットアトム化学の知識および実験法は、核融合炉研究開発の分野にも応用されている。プラズマー壁相互作用の研究並びにトリチウム増殖ブランケットの開発に関連したホットアトム化学研究の最近の成果を、総説としてまとめた。

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