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論文

Dynamics of plasma during the formation of a weak negative central magnetic shear configuration using counter neutral beam injection in the JFT-2M tokamak

神谷 健作; 木村 晴行; 小川 宏明; 川島 寿人; 都筑 和泰; 伊世井 宣明; 佐藤 正泰; 篠原 孝司

プラズマ・核融合学会誌, 78(12), p.1361 - 1367, 2002/12

https://doi.org/10.1585/jspf.78.1361

反電流方向中性粒子ビーム入射による電子密度の尖塔化を伴う閉じ込め改善モードにおいては、鋸歯状振動の安定化が観測されている。運動シュタルク効果を利用した電流分布測定を行うことにより、その動的挙動が明らかになった。鋸歯状振動が安定化される過程において電流分布が平坦化するとともに中心電子温度が増加し、最終的に凹状電流分布(弱負磁気シアー配位)が形成された。一方、電流方向中性粒子ビーム入射の場合には電流分布が尖塔化し、鋸歯状振動の発生とともに閉じ込めは劣化した。このことから、弱負磁気シアー配位の形成には反電流方向電流駆動が重要な役割を果たしていることがわかった。また第一壁のボロンコーティングによる不純物制御効果により、今回得られた弱負磁気シアー配位は準定常維持に適した特性を示すことが示唆された。

論文

Effects of circulating energetic ions on sawtooth oscillations

Wang, S.; 小関 隆久; 飛田 健治

Physical Review Letters, 88(10), p.105004_1 - 105004_4, 2002/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.88.105004
 被引用回数：130 パーセンタイル：94.28(Physics, Multidisciplinary)

高エネルギーの順方向通過イオンによって内部キンクモードが安定化することを示す理論モデルを構築した。この理論モデルは、最近の実験における高エネルギー順方向通過イオンによる鋸歯状振動の安定化現象の解釈に適用できた。

論文

球状トーラスにおける高エネルギー粒子

飛田 健次

電気学会研究会資料,プラズマ研究会(PST-01-73), p.43 - 46, 2001/09

トカマクと比較しながら、球状トーラスにおける高エネルギー粒子の挙動をまとめた。本稿は、高エネルギー粒子の新古典輸送,リップル損失,アルフヴェン固有モード,及び電磁流体的不安定性による以上輸送について扱っている。球状トーラスは、新古典輸送,リップル損失に関してはトカマクより優れる性質を示すと考えられる。しかし、$$alpha$$粒子の$$beta$$値及び対アルフヴェン速度が極めて高いことから、アルフヴェン固有モードの不安定化,及びそれに伴う粒子損失が懸念される。

論文

Change of neutral energy distribution at L-H, H-L transitions and ELM in the JFT-2M tokamak

三浦 幸俊

Nuclear Fusion, 37(2), p.175 - 187, 1997/00

https://doi.org/10.1088/0029-5515/37/2/I02
 被引用回数：17 パーセンタイル：52.12(Physics, Fluids & Plasmas)

JFT-2Mにおいて、飛行時間型中性粒子測定(TOF)により観測される、L/H、H/L遷移、ELM時の中性粒子エネルギー分布関数の特徴的な変化についてまとめた。同時にTOF測定技術についても詳述している。L/H、H/L遷移、ELMの時に、中性粒子エネルギー分布関数は、H$$alpha$$の変化に先行して変化し、イオンがそれらの現象で重要な働きをしていることを示している。エネルギー分布関数の変化の特徴は、プラズマ周辺で無衝突条件を満足する約200eV以上のイオンに対応する中性粒子束が急激な増加を示すことである。この結果は、無衝突イオンの損失によりセパラトリックス内部に径電場が形成され、L/H遷移を起こすとする理論を強く支持するものである。

論文

Ion heat pulse after a sawtooth crash in the JAERI Fusion Torus-2M tokamak

三浦 幸俊; 岡野 文範; 鈴木 紀男; 森 雅博; 星野 克道; 滝塚 知典; JFT-2Mグループ; 伊藤 公孝*; 伊藤 早苗*

Physics of Plasmas, 3(10), p.3696 - 3700, 1996/10

https://doi.org/10.1063/1.872029
 被引用回数：16 パーセンタイル：49.95(Physics, Fluids & Plasmas)

JFT-2Mトカマクの鋸歯状振動後にイオンの熱パルスが存在することをTOF中性粒子測定により観測した。中性粒子の輸送計算よりTOF測定による1keV以下の中性粒子の主発生場所を求め、その熱パルスの遅れ時間よりXi$$^{HP}$$-7$$sim$$18m$$^{2}$$/secと求めた。この値は、エネルギー閉じ込め時間より予測される平均的な輸送係数(X$$_{eff}$$$$sim$$Ka$$^{2}$$/4$$tau$$$$_{E}$$より3.5$$sim$$9倍大きな値である。また、単純な拡散モデルでは、$$nu$$$$_{ast i}$$$$<$$1のイオンのみが大きな変化を示す、エネルギー分布関数の変化を説明できない。

論文

Rapid change of ion energy distribution and floating potential at L/H transition in the JFT-2M tokamak

三浦 幸俊; 永島 圭介; 伊藤 公孝; 伊藤 早苗*; 岡野 文範; 鈴木 紀男; 森 雅博; 星野 克道; 前田 彦祐; 滝塚 知典; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 36(7A), p.A81 - A86, 1994/07

https://doi.org/10.1088/0741-3335/36/7A/008
 被引用回数：5 パーセンタイル：24.25(Physics, Fluids & Plasmas)

TOF中性粒子測定によるイオン速度分布関数の変化と、SOLでの静電プローブによるフローティングポテンシャル測定を、L/H遷移の時に高速に同時測定した。SawtoothでトリガされるH-モードでは、L-phaseのSawtoothによりフローティングポテンシャルは正の値にジャンプし、その後H$$_{alpha}$$光が減少する。その正へのジャンプとイオン速度分布関数の変化は、ほとんど同時である。つまり、Sawtoothが$$nu$$$$_{ast i}$$$$<$$1のイオンをはき出し、イオンロスによる電場がL/H遷移を引き起こしていることを示唆している。

論文

Ion heat pulse after sawtooth crash in the JFT-2M tokamak

三浦 幸俊; 岡野 文範; 鈴木 紀男; 森 雅博; 星野 克道; 前田 彦祐; 滝塚 知典; JFT-2Mグループ; 伊藤 公孝; 伊藤 早苗*

NIFS-240, 14 Pages, 1993/08

JFT-2Mトカマクの鋸歯状振動後にイオンの熱パルスが存在することをTOF中性粒子測定により観測した。中性粒子の輸送計算から中性粒子の主発生場所を求め、その熱パルスの遅れ時間より、Xi$$^{HP}$$~15$$pm$$10m$$^{2}$$/secと求めた。しかし単純な拡散モデルでは、エネルギー分布関数の変化は、説明できない。

報告書

Operation of a 20-channel grating polychromator diagnostic system and its application to sawtooth observations in JT-60U

石田 真一; 伊世井 宣明; 佐藤 正泰

JAERI-M 92-111, 19 Pages, 1992/08

JAERI-M-92-111.pdf:0.9MB

JT-60Uトカマクにおいて、低雑音プリアンプを内蔵した新しい検出器システムを開発し、それを用いた20チャンネル・グレーディング・ポリクロメータ計測装置(GPS)によって、電子サイクロトロン放射(ECE)測定を行なった。分解能や雑音レベルに関するGPSの性能が述べられている。局所磁場を求めるために平衡解析を組み合わせたECE測定を行なうことによって、平衡配位と鋸歯状振動の反転位置の関係が矛盾なく説明できることがわかった。これに基づいて、小半径で規格化した反転半径の逆安全係数依存性、およびm=1モード振動の観測結果を示した。内部崩壊の前兆振動に対して行なったECE像再構成に関する予備的な結果から、三日月形のm=1磁気島とホットスポットの形成が明らかになった。

論文

Central magnetohydrodynamic activity in pellet-fueled JT-60 plasmas

鎌田 裕; 小関 隆久; 安積 正史

Phys. Fluids B, 4(1), p.124 - 135, 1992/01

https://doi.org/10.1063/1.860451
 被引用回数：15 パーセンタイル：52.79(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60に於けるペレット入射時のMHD(中心)の挙動について記す。ガスパフ時と比較してsawtooth振動周期が伸長、あるいは安定化される。ペレット入射後に出現するsawtoothクラッシュ時には、q=1面内の熱エネルギーが完全に開放されることは無く、完全な磁気リコネクションに到っていない。中心圧力の増大(または密度のピーク度の上昇)にともなって、sawtoothクラッシュは、抵抗性リコネクティングタイプから、理想型のキンク不安定性タイプへと変化する。一方、m=1の連続振動は、sawtoothクラッシュ時に、イオン反磁性方向(またはCo-方向)にシフトする。

論文

JT-60におけるペレット入射実験

芳野 隆治; 鎌田 裕; 清水 勝宏; 小関 隆久; 平山 俊雄; 杉江 達夫; 西谷 健夫

核融合研究, 65(SPECIAL ISSUE), p.163 - 183, 1991/03

JT-60では、リミター配位の放電領域を拡大し(3.1MA、23MWの高パワー中性粒子入射加熱)、水素ペレット入射実験を実施した。ペレット入射条件を調整した結果粒子の強い掃き出しをともなう鋸歯状振動を長時間(最高1秒)の間抑制するとともに、密度分布がピークしたプラズマを実現した。この時、ガス注入プラズマに比べて、最大30%の閉じ込め改善を得た。シミュレーション解析の結果、閉じ込め改善は、鋸歯状振動抑制により、q=1面内の低い粒子拡散係数の効果が、顕在化した事による事が明らかになった。閉じ込め改善に寄与しているのは、主にq=1面内の蓄積エネルギーの増大である。しかし、加熱パワーがある程度高くなると、q=1面内の蓄積エネルギーが飽和する現象が見られた。そこで、ペレット入射プラズマの急峻化した圧力分布に対して、MHD解析を行なった。

論文

Effect of the q=1 surface and sawtooth activity on pressure profiles and energy confinement in pellet fuelled JT-60 limiter plasmas

鎌田 裕; 芳野 隆治; 永見 正幸; 小関 隆久

Nuclear Fusion, 31(1), p.23 - 30, 1991/00

https://doi.org/10.1088/0029-5515/31/1/003
 被引用回数：26 パーセンタイル：70.05(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60のペレット入射プラズマの閉じ込め改善度の向上は、主としてq=1面内で強くピークした密度及び圧力分布によっている。q=1面内での閉じ込めは、q$$>$$1領域に比べて良い。ペレットがプラズマ中心まで入射された場合、Sawtoothは最長0.4~1秒間安定化されるか、あるいは、0.5~1.5秒の間Sawtooth周期が伸長する。高I$$_{p}$$(2.5-3.1MAq(a)$$<$$3)では、このSawtooth周期の伸長が、閉じ込め改善に大きな影響を持つ。このSawtoothの効果は、qが低いほど大きい。

報告書

Central MHD activities and role of the q=1 rational surface for pellet fuelled JT-60 plasmas

鎌田 裕; 小関 隆久; 安積 正史; 永見 正幸; 芳野 隆治; 木島 滋

JAERI-M 90-123, 53 Pages, 1990/08

JAERI-M-90-123.pdf:1.86MB

JT-60ペレット入射実験に於ける閉じ込め改善は主にq=1面内でピークした密度、圧力分布で担われている。良好なペレット入射時にはsawtooth振動が全く抑制されるか、あるいは0.5~1.5秒間にわたり、その周期がガスパフ時に比べて最大一桁伸長する。このsawtooth周期と閉じ込め改善はないし密度のピーク度が強い相関を持ち、sawtooth振動のグローバルな閉じ込めに対する寄与はq(a)の低下とともに系統的に増大することを示す。高プラズマ電流のリミタ放電ではsawtooth時にはき出される中心熱エネルギーは小さく、このはき出し量の低下はsawtoothが完全リコネクションモデルに従わないことを意味する。sawtooth崩壊は、ベータ値が高い程、q値が低い程、理想モード的な性格を示す。さらにm=1振動の周期に基づいたプラズマ回転についても議論される。

報告書

Review of JT-60 experimental results from January to October, 1989

JT-60チーム

JAERI-M 90-066, 295 Pages, 1990/03

JAERI-M-90-066.pdf:11.08MB

JT-60の1989年における実験結果のまとめ・速報である。この期間において、JT-60は1)分布制御によるプラズマ閉じ込めの改善、2)定常運転の研究の2点に重点をおいて実験を進めた。

論文

Observation of extended sawtooth periods during nearly perpendicular neutral beam injection in JT-60

石田 真一; 永島 圭介; 西谷 健夫; 草間 義紀; 的場 徹

Nuclear Fusion, 30(3), p.552 - 556, 1990/03

https://doi.org/10.1088/0029-5515/30/3/018
 被引用回数：1 パーセンタイル：6.33(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60において、約21MWに達する準垂直方向への中性粒子入射実験の際、鋸歯状波振動の周期が非常に増大する実験条件があり、それは、プラズマ種とビーム入射方向に関するものであることがわかった。つまり、CO方向入射とヘリウム放電の組合わせが、鋸歯状波振動の周期増大現象に重要な影響を及ぼし得ることを示した。ビームによる鋸歯状波振動と内部キンクモードの安定化効果を考察し、フォッカープランク・コードのシミュレーションを用いて、実験結果の説明を試みている。

報告書

Numerical simulation of operation region in JT-60 ohmic plasma

清水 勝宏; 白井 浩; 平山 俊雄; 安積 正史

JAERI-M 89-165, 28 Pages, 1989/10

JAERI-M-89-165.pdf:0.73MB

高ベータ・プラズマを得るために、高密度にしようとしたり、低qオペレイションを行うと、major disruptionがおき、オペレイション領域が制限される。major disruptionの機構については、まだ完全に理解されていないが、$$ast$$m/n=1/2のティアリング・モードの磁気島がリミターと接触、$$ast$$1/2と3/2の磁気島が重なった時、おきるといわれている。こうした観点から、数値シミュレーションによってJT-60のOH加熱における安定なオペレイション領域を明らかにした。密度限界のプラズマ電流依存性は、実験結果を再現している。中心領域での電流値を制限する鋸歯状振動が、ティアリング・モードを不安定にするのに重要な役割を果たしている事がわかった。

報告書

The Current profile modification in JT-60 pellet injection experiments

芳野 隆治

JAERI-M 89-115, 11 Pages, 1989/09

JAERI-M-89-115.pdf:0.45MB

JT-60におけるペレット入射による電流分布の変化をポロイダル磁場拡散法定式を用いて数値解析した。その結果、q(0)$$<$$1の状態においても据歯状振動の発生しない状態が長時間維持されていることが分かった。

論文

トカマクにおける鋸歯状振動

辻 俊二; 安積 正史

核融合研究, 61(5), p.287 - 306, 1989/05

https://doi.org/10.1585/jspf1958.61.287

トカマクにおける鋸歯状振動を、実験と理論の両面からレビューする。大型トカマクで観測される鋸歯状振動は前兆振動が無かったり、後続振動が現れたり、複合鋸歯状振動や巨大鋸歯状振動となったりして、複雑なふるまいを示す。Kadomtsevの磁場再結合モデルは、速い崩壊と、中心部のキンク的動きや冷たい泡の生成を明らかにしたトモグラフィー像とに矛盾する。ポロイダル磁場分布測定によると中心の安住係数が1を大きく切っている状態で内部崩壊が起きており、交換型モデルともくい違う。未だ鋸歯状振動を統一的に理解しうるモデルの構策には至っていないが、個々の現象についての理解は深まりつつある。MHDシミュレーションは、与えられた電流分布や圧力分布に対して崩壊現象のみを計算する手法から、輸送・加熱過程を取り入れて鋸歯状振動の全過程を矛盾なく理解しようとする方向に進んでいる。

報告書

Initial Results of Lower Hybrid Current Experiment on JT-60

坂本 慶司; 今井 剛; 池田 佳隆; 上原 和也; 藤井 常幸; 三枝 幹雄; 本田 正男; 鈴木 紀男; 横倉 賢治; 関 正美; et al.

JAERI-M 87-061, 25 Pages, 1987/05

JAERI-M-87-061.pdf:0.78MB

JT-60における低減混成波(LHRF)による電流駆動実験の初期結果の報告である。この実験は核融合炉クラスのトカマクにおけるRF電流駆動を実証する初の試みであるが、結果として、密度n$$_{e}$$=0.3$$times$$10$$^{1}$$$$^{9}$$m$$^{-}$$$$^{3}$$ のプラズマにおいて入射電力1.2MWのLHRF(周波数2GHz)により、プラズマ電流 I$$_{R}$$F=1.7MA の電流駆動に成功した。これは現在までの非誘導型電流駆動実験で得られたものとしては世界最高の値である。尚,電流駆動効率 $$eta$$$$_{C}$$Dは1.0~1.7であり、他の中型トカマクにおける値$$eta$$$$_{C}$$D=0.5~1.5 と比較して高い値を示しているが、中性粒子入射加熱と組合わせ入射を行なった場合 更に向上し、$$eta$$$$_{C}$$D=2.0~2.8が得られた。また、他の中型装置と同様にLHRFによる軟X線信号上のSawtooth信号の抑制が観測されたが、これはLHRFによるプラズマの安定化および閉じ込めの改良の可能性を示すものである。更に、LHRFによるプラズマ電流立上げ及びOHコイル電流の再充電を実証した。

論文

Electron heat conduction coefficient at internal disruption in low-q DIVA plasmas

山内 俊彦; 荘司 昭朗; 船橋 昭昌; 熊谷 勝昭

Nuclear Fusion, 20(11), p.1381 - 1390, 1980/00

https://doi.org/10.1088/0029-5515/20/11/005
 被引用回数：9 パーセンタイル：42.09(Physics, Fluids & Plasmas)

ルビーレーザトムソン散乱法を使い、低qDIVAプラズマの電子温度、密度分布を測定した。それらを使って電子のエネルギー分布を調べると、Sawtoothのため、正確にはInternal disruptionに依りより太い分布になっていることが判った。それから電子のエネルギーはq=1面の内から外に拡散したと考えられる。 本論文の趣旨は、上述したように電子のエネルギーが拡散的であることから、拡散方程式を解析し、DIVAの低qプラズマの実効的熱拡散係数の分布を評価することができた。その結果、実効的熱拡散係数Xep(r)=1.4$$times$$10$$^{5}$$(1-(r/ll)$$^{1}$$$$^{.}$$$$^{5}$$)cm$$^{2}$$/sが得られた。

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