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勅使河原 誠; 中村 充孝; 金正 倫計; 曽山 和彦
JAEA-Technology 2021-022, 208 Pages, 2022/02
JAEA-Technology-2021-022.pdf:14.28MB
J-PARCの定格出力1MWの物質・生命科学実験施設において、今後の具体的かつ現実的な高度化戦略を展開するため、線源性能に大きく影響する加速器技術(リニアックおよびRCS)、線源技術、中性子・ミュオン輸送技術、検出技術、そしてそれらが結実する中性子・ミュオン ビーム利用装置等の現状(所期設計値に対する到達度)について整理した。さらに、現状分析に基づき出力増強に向けた改良点等について報告する。
小栗 英知
Proceedings of 29th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2018) (Internet), p.29 - 34, 2019/01
The J-PARC linac started beam operation with an energy of 181 MeV in 2006. To realize the nominal performance of 1 MW at a 3 GeV Rapid Cycling Synchrotron (RCS) and 0.75 MW at a Main Ring synchrotron (MR), the linac beam energy was increased to 400 MeV and the beam current was also increased from 30 to 50 mA. After the upgrade, the RCS demonstrated 1 MW equivalent beam operation and currently operates 500 kW for the Material and Life Science Facility. The MR beam power is increasing and becomes about 490 kW beam to the Neutrino Facility and about 51 kW at the Hadron Experimental. At present, we are considering two further upgrade plans increasing the RCS beam power to 1.5 MW and doubling the linac repetition rate to 50 Hz for a Transmutation Experimental Facility. To achieve 1.5 MW from the RCS, it is necessary to increase both the beam current and the pulse length about 20% at the linac.
浦野 創; 鎌田 裕; 滝塚 知典; Suttrop, W.*; Horton, L.*; Lang, P.*; 久保 博孝; 大山 直幸; 竹永 秀信; 朝倉 伸幸
プラズマ・核融合学会誌, 81(4), p.280 - 287, 2005/04
ELMy Hモードプラズマにおけるコア部エネルギー閉じ込め及びELMによるエネルギー損失に対するペデスタル構造の役割をJT-60UとASDEX Upgradeにおいて調べた。高密度領域で見られる閉じ込め劣化はELMで制限されるペデスタル温度の低下と温度分布の硬直性によって起きていることを明らかにした。高三角度または不純物入射Hモードでは、それぞれ周辺部MHD安定性の改善,密度分布の中心尖塔化によって高ペデスタル温度が得られることによって、中心部の高閉じ込めが実現されることがわかった。ELMのロスの上限値はペデスタル部のエネルギーで決まることがわかった。ELM間の熱輸送はペデスタル部での衝突周波数の増加とともに増大し、ELM自体による損失パワーは次第に減少することがわかった。ASDEX Upgradeにおいて、ペレット制御がコア部の閉じ込めを維持しながら、ELMのロスを低減させる有効な手法であることを明らかにした。
中性子ビーム利用専門部会; 将来計画作業部会
JAERI-Review 2003-037, 88 Pages, 2004/02
JAERI-Review-2003-037.pdf:6.98MB
改造3号炉(JRR-3)が1990年3月に臨界に達し、1991年6月に共同利用が開始されて以来、早10余年を経た。この間、JRR-3の中性子ビーム利用研究分野では、中性子散乱実験設備の高度化とその装置数の増加が大幅な利用者・利用研究分野の拡大をもたらし、一躍JRR-3を世界のベスト4に入る研究炉と世界的に位置づけられるまでになった。即発
線分析や中性子ラジオグラフィの分野でも独創的な研究が進み世界的に高い評価を受けている。しかしながら、研究炉においてはその研究競争力を維持するために不断の改造と設備の高度化が必要である。また、日本原子力研究所においては、高エネルギー加速器研究機構との共同推進プロジェクトとして、パルス中性子源を含む大強度陽子加速器計画(J-PARC)が進行している。このような状況を受けて平成13年度に中性子ビーム利用専門部会の下に、JRR-3のあり方を今後約10年間のタイムスパンのもとに考える「将来計画作業部会」が組織され2年にわたってJRR-3の将来像を議論してきた。本報告書は、JRR-3が今後果たすべき将来計画に関する事項を取り纏め、これに基づくより一層の高度化の実現と、世界をリードする研究成果の発信地としてあり続けることを切望しつつ、提言するものである。
中村 幸治; Pautasso, G.*; Gruber, O.*; Jardin, S. C.*
Plasma Physics and Controlled Fusion, 44(8), p.1471 - 1481, 2002/08
被引用回数：13 パーセンタイル：38.1(Physics, Fluids & Plasmas)軸対称MHDシミュレーションによって、ディスラプションの際発生する垂直移動現象(VDE)を支配している新しい機構を明らかにした。単一ダイバータ・プラズマで急激なプラズマ電流分布の平坦化が起きると、プラズマはダイバータ側に向かって大きく引き寄せられ、その際のダイバータ配位に応じて上下偏ったVDEが発生しやすくなる。リミター配位のプラズマは本来ダイバータを持たないため、この引き寄せ効果が存在せず、VDEは常に上下方向等しい確率で発生する。この新しい効果は、 ASDEX-Upgradeの実験でも確認することができ、これとこれまでの研究で明らかにしてきた「中立平衡点」による効果によって、ディスラプション挙動の全体像を初めて明らかにした。
中村 幸治; 芳野 隆治; Granetz, R. S.*; Pautasso, G.*; Gruber, O.*; Jardin, S. C.*
プラズマ・核融合学会誌, 78(4), p.347 - 355, 2002/04
トカマク・ディスラプションの際発生する垂直移動現象(VDE)を回避するうえで有利な「中立平衡点」を、国際共同研究によって、JT-60U,Alcator C-Mod及びASDEX-Upgrade トカマクで調べた。米国のAlcator C-Modトカマクでは、キラー粒子を入射することで強制的にディスラプションを発生させ、VDEの様子を調べた。その結果、計算機シミュレーションの結果通り、赤道面から数cm上に「中立平衡点」が存在することを確認した。一方、ドイツASDEX-Upgradeトカマクのディスラプション・データベースを解析し、トカマク装置によってVDEに個性があり明確な「中立平衡点」が存在しないことがわかった。その原因を計算機シミュレーションで調べた結果、ディスラプションの最中生じているプラズマ電流分布の変化が垂直移動現象に強く影響していることを明らかにした。
木村 豊秋; 栗原 研一; 川俣 陽一; 秋葉 賢一*; 高橋 実; 寺門 恒久; 芳野 隆治
Fusion Technology, 32(3), p.404 - 415, 1997/11
本論文は、JT-60Uプラズマ電流・位置形状制御システムに関するレビューである。JT-60U制御システムでは、縦長非円形ダイバータ・プラズマの高速平衡制御にVMEバス、CAMAC、イーサネットなど最新のディジタル技術を応用している。0.25msの制御周期を有するフィードバック制御ループ全体の遅れ時間は、水平磁場コイル用電源の応答遅れを含めて1.3msである。本制御システムでは、プラズマ電流や水平位置などの平衡パラメータの非干渉制御のため、マトリックス・ゲインを用いた多変数制御を採用している。また、より柔軟な制御のために「アルゴリズム番号プレプログラム」の概念を新たに導入した。本レビューでは、このようなプラズマ制御システムに関する幾つかの事例を示した。さらに、高度な監視や制御のために開発したプラズマ断面実時間可視化システムについても言及した。
木村 豊秋; JT-60チーム
Proc. of the 14th Symp. on Fusion Engineering,Vol. 2, p.860 - 866, 1992/00
JT-60の大電流化改造は、真空容器、ポロイダル磁場コイルを新たに製作し、大電流・非円形断面ダイバータプラズマ(プラズマ電流6MA、放電持続時間15秒)の生成を可能とするもので1991年3月に完了した。これにより(1)プラズマ閉じ込め性能の向上とその物理機構の解明、(2)電流駆動による定常化の研究、(3)不純物抑制や灰排気といったダイバータ機能の研究等、JT-60において進めたこれらの研究を炉心規模のプラズマでさらに発展させることが可能となった。また、重水素使用により核融合反応で生成される高エネルギー粒子の挙動解明や、垂直位置不安定性、ディスラプション、リップル損失等の現象解明を通じて、次期装置等の装置設計に必要なデータベースの蓄積が進められる。本講演では、これらの研究目的に対応したJT-60装置改造の概要に触れ、本年4月から開始された初期実験の結果および今後の展望について述べる。
西谷 健夫; 竹内 浩; Barnes, C. W.*; 井口 哲夫*; 長島 章; 近藤 貴; 逆井 章; 伊丹 潔; 飛田 健次; 永島 圭介; et al.
JAERI-M 91-176, 23 Pages, 1991/10
重水素放電を行うトカマクにおいて中性子発生量の絶対較正は核融合利得Qなどのプラズマ性能を評価する上で極めて重要である。大電流化JT-60(JT-60U)では
U,
Uの核分裂計数管および
He比例計数管で中性子発生量の測定を行うが、それに先立ち、
Cf中性子源をJT-60Uの真空容器内で移動させて中性子検出器の絶対較正を行った。まず磁気軸上の92点において、点線源に対する検出効率を測定し、それを平均することによってトーラス状線源に対する検出効率を求めた。
白形 弘文
Fusion Engineering and Design, 14, p.7 - 19, 1991/00
被引用回数：1 パーセンタイル：19.9(Nuclear Science & Technology)大型トカマク装置JT-60は、プラズマ特性を改善するため改造中である。JT-60Upradeの主要パラメータ及び主要機器改造の内容について報告する。日本における次期核融合計画として2つの大型プロジェクトが計画されている。1つは原研におけるFusion Exprimental Reactor(FER) Projectであり、第2は核融合科学研におけるLarge Herical Device(LHD) Projectである。FER及びLHD両システムの設計の現状、またそれに付随する主要機器のR&Dの現状について報告する。
堀池 寛; 安東 俊郎; 九鳩 孝憲*; 松川 誠; 閨谷 譲; 二宮 博正; 山本 正弘
Fusion Engineering and Design, 16, p.285 - 292, 1991/00
被引用回数：16 パーセンタイル：83(Nuclear Science & Technology)JT-60トカマクは改造中で外側X点円形プラズマ配位が大形D断面プラズマ配位に変更される。新しい容器では主半径3.4mで非円形度が1.4~1.7のプラズマが生成できる。この改造はB
リップルが大きな領域迄プラズマを拡大し且新真空容器とPFCに大きな電磁力を許容したことにより可能となった。改造の目的は最小の投資で最大のプラズマ性能の向上を計る事で、且加熱計測のプラズマへのアクセスを改善する事である。新容器は矩形管による新しい連続二重構造体の概念に則り構造設計し、強度と電気抵抗を確保している。又容器は二重壁間に窒素ガスを流す事で加熱冷却する。ダイバータ以外の第一壁は黒鉛材を使用し150-300W/cm
の熱負荷に耐える。ダイバータはC/C材を使用し強制冷却台座に取付けて2kW/cmの熱負荷があっても容器内壁を過熱状態にしない様設計した。加熱入力は重水素NBIによる40MWを予定している。
大西 信秋; 高橋 秀武; 高柳 政二; 市川 博喜; 川崎 稔
日本原子力学会誌, 32(10), p.962 - 969, 1990/10
被引用回数：4 パーセンタイル：47.11(Nuclear Science & Technology)JRR-3改造炉は、約5年の歳月をかけて改造工事を行い、さる平成2年3月22日に初臨界を達成した。本稿は、改造炉の設計、製作、据付等において苦労した事項、新しい技術の導入等について紹介するとともに、現在進行中の特性試験の結果について速報的に報告したものである。
伊勢 武治; 丸尾 毅; 宮坂 靖彦; 成田 秀雄*
JAERI-M 86-155, 35 Pages, 1986/11
JRR-3改造炉において、原子炉再起動時の中性子源となり得る光中性子に因る炉心出力分布を評価した。原子炉停止時のガンマ線強度はORIGENコ-ドを用いて、炉心囲りのガンマ線分布はDOTコ-ドを用いて求めた。このガンマ線が反射体のベリリウム及び重水に衝突するときに発生する光中性子に因る炉心出力分布はCITATIONを用いて求めた。
伊勢 武治; 丸尾 毅; 梅田 健太郎*
JAERI-M 86-153, 99 Pages, 1986/11
JRR-3改造炉の遮蔽解析手法で採用されている各種の解析パラメ-タを数値的に評価した。評価対象はSn法におけるエネルギ-群数、空間メッシュ数、角度分点数、ブ-トストラップ繋ぎ巾、および線源である。また遮蔽材の減衰曲線を求めた。
伊勢 武治; 丸尾 毅; 宮坂 靖彦; 一色 正彦; 熊井 敏夫; 成田 秀雄*
JAERI-M 85-105, 113 Pages, 1985/07
JRR-3改造炉の設計のために行われた、ビーム実験孔設備の遮蔽解析についてまとめた。すなわち、一般用及び中性子ラジオグラフイ用実験孔設備、並びにガイドトンネル設備に対する遮蔽解析の方法と解析結果について述べている。実験孔のストリーミング解析には、MORSE-CGコードとDOT-3.5コードを用いている。
長谷川 和男
no journal, ,
To realize a full potential of J-PARC facility (1 MW at 3 GeV and 0.75 MW at 30 GeV), the J-PARC linac was upgraded from 181 MeV to 400 MeV by using an Annular-ring Coupled Structure linac (ACS). The ACS modules and peripheral system were installed and commissioned from summer of 2013. Beam commissioning started in December and 400 MeV acceleration was successfully achieved in January 2014. At the high intensity beam study of the 3 GeV synchrotron, an advantage of energy upgrade was demonstrated. Since February, the linac has provided beams to the users of Materials and Life science experimental Facility via 3 GeV synchrotron. The commissioning results are presented.
