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河野 康則; 芳野 隆治; 閨谷 譲; 中村 幸治; 徳田 伸二; 玉井 広史
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.298 - 314, 2002/09
被引用回数：13 パーセンタイル：63.36(Nuclear Science & Technology)JT-60Uでは、ディスラプション物理の解明及びディスラプション回避・緩和技術の開発に関する研究を精力的に実施してきており、ここで得られた成果はITERの設計に大きく貢献している。本論文は、これまでの主要成果についてレビューを行うものである。内容は以下に示す通り。(1)序論,(2)ディスラプション特性,(2.A)ディスラプションシーケンス,(2.B)熱消滅と不純物発生,(2.C)不純物混入と電流消滅,(3)ハロー電流,(3.A)ハロー電流データベース,(3.B)ハロー電流のパラメータ依存性,(3.C)ハロー電流の低減,(4)垂直移動現象(VDE),(4.A)VDEの回避,(4.B)VDEのMHDシミュレーション,(5)逃走電子,(5.A)逃走電子の発生回避及び抑制,(5.B)逃走電子の数値解析,(6)結論。
玉井 広史; 芳野 隆治; 徳田 伸二; 栗田 源一; 閨谷 譲; Bakhtiari, M.; Khayratdinov, R. R.*; Lukash, V.*; Rosenbluth, M. N.*; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 42(3), p.290 - 294, 2002/03
被引用回数：34 パーセンタイル：70.69(Physics, Fluids & Plasmas)ディスラプション時に発生する逃走電子電流は、第一壁の損耗をもたらすことが懸念されている。そこで、JT-60Uにおいて、発生した逃走電子を遮断するために表面安全係数(q
)を下げる方法を開発した。qが減少して、2または3となったときに発生する強い磁場揺動によって逃走電子電流が消滅することを実験的に明らかにした。その消滅機構として、プラズマ周辺部に形成される低温の磁気バブルによる磁気面の変形を通した逃走電子の閉じ込め劣化を考察した。また、磁場揺動に伴って放出される逃走電子のエネルギーによる第一壁の熱負荷と、逃走電子遮断時にバッフル板に流れるハロー電流の測定・解説結果から、本遮断方法では逃走電子による第一壁の損耗を低減できることを示した。
芳野 隆治; 小関 隆久; 徳田 伸二; 飯尾 俊二*; 山崎 耕造*
プラズマ・核融合学会誌, 76(2), p.116 - 126, 2000/02
トカマク核融合実験炉ITERを設計する物理基準を明確にするために行われてきた、Disruption, MHD及びプラズマに関する物理R&Dの研究成果を記述している。ディスラプションにおける熱消滅、プラズマ電流消滅垂直位置移動現象とハロー電流、逃走電子、緊急停止、ディスラプション回避、エラー磁場不安定性、新古典ティアリングモード、抵抗性壁モード、先進トカマク運転におけるMHD安定性、プラズマ制御について研究の現状と今後の課題を示している。
閨谷 譲; 芳野 隆治; 中村 幸治; 櫻井 真治
Nuclear Fusion, 39(4), p.559 - 567, 1999/00
被引用回数：37 パーセンタイル：73.18(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uにおいてロゴスキーコイルタイプの測定器でハロー電流の大きさとトロイダル方向の非対称性を測定した。I
=0.7~0.8MA,B
=2.2~3.5Tの範囲で最大のハロー電流のプラズマ電流に対する割合と非対称性との積(TPF
I
/I
)は0.52でありITERのデータベースの0.75以下であった。TPFI/Iの大きさはプラズマの垂直移動速度で生じる駆動力と相関が見られた。ハロー電流の大きさは、エネルギークエンチ直前の蓄積エネルギーやハロー電流が最大の時の線積分密度と相関が見られる。このことは、ハロー電流の大きさがハロー領域の温度と関係している可能性を示唆している。ハロー電流の低減について、垂直移動中にガスパフを行うことで、ハロー電流が低減できることを見いだした。また、垂直移動をプラズマのディスラプション中の制御を行って抑制することで、ハロー電流を抑制できることを確認した。
児玉 幸三; 正木 圭; 笹島 唯之; 森本 将明*; 高橋 昇龍*; 櫻井 真治; 岸谷 和広*; 西堂 雅博; 井上 雅彦*; 河内 俊成*; et al.
JAERI-Tech 98-049, 151 Pages, 1998/11
JT-60のダイバータは、エネルギー閉じ込めと放射ダイバータの両立とダイバータ機能の向上を図ることを目的としてW型ダイバータに改造された。W型ダイバータの改造は、平成7年度から設計作業が開始され、平成9年の5月の据付作業の完了をもって終了した。本報告書は、W型ダイバータの設計、据付け及び平成9年の運転状況が含まれる。
岸本 浩; 永見 正幸; 菊池 満
Fusion Engineering and Design, 39-40, p.73 - 81, 1998/09
被引用回数：5 パーセンタイル：44.27(Nuclear Science & Technology)JT-60は、現在、ITER・EDAへの貢献と定常トカマク炉の基礎の形成を目指して研究を進めている。負磁気シアと高ベータモードが主たる運転の形式である。負磁気シアでQ
=1.05,高ベータモードで核融合積1.510
m
skeVを最近実現した。負磁気シアでは、高リサイクリング・高放射冷却ダイバータプラズマとの並存ができた。定常トカマク炉の諸条件をほぼ満たす高性能プラズマの長時間維持も実証した。JT-60は1985年に運転を開始し、1989
90年には大改造を行った。最も頻度の高いトラブルは、制御ソフトのバグ,真空容器のエアリーク,電気絶縁不良等である。予想外の事象としては、改造前容器の脱振動,TFコイル冷却管水もれ,ハロー電流によるダイバータタイル損傷,高速粒子侵入によるダイバータ冷却管損傷等があった。これらは今後の核融合研究にも大切な技術課題である。
櫻井 真治; 細金 延幸; 正木 圭; 児玉 幸三; 笹島 唯之; 岸谷 和廣*; 高橋 昇竜*; 清水 勝宏; 秋野 昇; 三代 康彦; et al.
Fusion Engineering and Design, 39-40, p.371 - 376, 1998/00
被引用回数：5 パーセンタイル：44.27(Nuclear Science & Technology)現在、改造工事が進められている、JT-60Uのダイバータ改造の設計及び工事の概要について発表する。既存の真空容器、ポロイダルコイルを利用し、各種の実験配位へ対応可能なこと、放射冷却ダイバータプラズマの形成と制御及び主プラズマへの中性粒子逆流の低減により高閉じ込め性能とダイバータへの熱流低減を両立することを目標として、コンパクトなW型構造を採用した。既設のNBIクライオポンプに排気速度可変機構を付加した排気系とガス供給系の増力、配置最適化により粒子制御機能を実現する。真空容器内での作業性、保守性、拡張性及び熱応力低減の観点から、分割式の基本構造を採用した。バックル板の隙間を絶縁スライド式のガスシールで塞ぎ中性粒子の漏れを低減する。ハロー電流を含めた電磁力、構造解析により全体の健全性を確認している。据付前に真空容器変形量の精密測定を行い、要求される設置精度を確保している。
高瀬 治彦; 仙田 郁夫; 荒木 政則; 荘司 昭朗; 常松 俊秀
IAEA-CN-69/FTP/28, 4 Pages, 1998/00
プラズマ・ディスラプション時の電磁力評価は、トカマク型核融合炉を設計するうえで重要な課題の1つである。特に垂直移動現象(VDE)に伴う渦電流の発生とハロー電流の炉内機器への流入は電磁力の最も危険な源であるので、将来の核融合炉の設計においてはこれら現象について充分解析しておく必要がある。本解析では炉内機器を3次元形状で精密に取扱い、さらに従来充分なモデル化がなされていなかったハロー領域を、炉内機器と同様なモデル化を行ってハロー電流のヘリカル状電流経路を表現している。これらのモデル化の後、3次元有限要素法による数値解析を行ったところ、電磁力評価において炉内機器の3次元形状やハロー電流のヘリカル状電流経路の効果が重要であることがわかった。
芳野 隆治; 山崎 耕造*; 徳田 伸二
プラズマ・核融合学会誌, 72(6), p.513 - 516, 1996/06
ディスラプション、プラズマ制御、MHDに関するITER物理R&D専門家会合の活動状況について、簡潔にまとめている。ディスラプションの分野では、ディスラプションのシナリオ、垂直方向のプラズマ移動、ハロー電流についての解明が進み、現在は、ディスラプションの緩和、ディスラプション過程の計測とモデリングの作業が進行中である。MHDの分野では、ベータ値限界、閉じ込めへの鋸歯状振動の影響、エラー磁場不安定性の回避などの研究が進められている。プラズマ制御については、原研那珂研究所で開催予定の第4回目の会合にて議論される予定である。
閨谷 譲
プラズマ・核融合学会誌, 72(5), p.403 - 414, 1996/05
現在、プラズマ対向面機器にとって、最も厳しい電磁力の条件となるハロー電流について、最近の成果をふまえてその性質等についてまとめた。ハロー電流は、プラズマからプラズマ対向機器を介して真空容器に流入するもので、トロイダル磁場と結合して、大きな電磁力を発生する。この駆動力は、VDEに伴うプラズマ断面の減少や電流消滅によるプラズマ中の磁束変化と考えられている。近年、トロイダル方向の非対称性、ハロー電流の流れる領域やプラズマ電流に対するスケーリングの研究が進展してきている。さらに、ハロー電流を低減するいくつかの有効な手法が提案されている。
平塚 一; 笹島 唯之; 児玉 幸三; 新井 貴; 正木 圭; 閨谷 譲; 柳生 純一; 神永 敦嗣; 西堂 雅博
Fusion Technology 1996, 0, 4 Pages, 1996/00
真空容器内は、プラズマの熱負荷から内面を保護するために、等方性黒鉛やC/C複合材による第一壁やダイバータタイルで覆われている。ダイバータタイル等は、熱負荷や電磁力による損傷を受けるため毎年交換を行っている。損傷は、ダイバータタイルのエッジに集中してエロージョンや破損が見られるが、第一壁も損傷している。これらの原因として、ハロー電流に起因した電磁力、熱応力等が推定される。最近では、電磁力によると思われるポート部NBI保護板の破損やダイバータタイルと第一壁の間にあるダイバータ冷却配管がビーム状の熱負荷を受けて溶融した(冷却ガスのリーク)不具合例がある。各不具合は、短期間のうちに調査、対策、復旧が行われ、JT-60の運転への支障は少なかった。本報告では、プラズマにより損傷した第一壁、ダイバータタイル及びダイバータ冷却配管の不具合例、復旧、調査、不具合対策等について報告する。
櫻井 真治; 細金 延幸; 児玉 幸三; 正木 圭; 笹島 唯之; 岸谷 和廣*; 鶴見 聰*; 高橋 昇竜*; 西堂 雅博; 井上 雅彦*; et al.
Fusion Technology 1996, 0, 4 Pages, 1996/00
平成9年春に行われる、JT-60Uのダイバータ改造の概念及び詳細設計について発表する。既存の真空容器、ポロイダルコイルを利用し、各種の実験配位へ対応しつつ、放射冷却ダイバータプラズマの形成と放射領域の制御、更には、主プラズマへの中性粒子逆流の低減による高閉じ込め性能と熱流速低減の両立を目標として、コンパクトなW型構造を採用した。既設のNBIクライオポンプに排気制御能力を付加した排気系とガス供給系の配置最適化により粒子制御機能を実現する。容器内での作業性、保守性、拡張性及び熱応力低減の観点から、分割式の基本構造を採用した。隙間を絶縁スライド式のガスシールで塞ぎバッフル板下部からの中性粒子の漏れを低減する。ハロー電流に関する最新の実験結果を考慮した電磁力、構造解析を行い、真空容器も含め全体の健全性を確認している。
中村 幸治; 芳野 隆治; 閨谷 譲; 常松 俊秀; 安積 正史; N.Pomphrey*; S.C.Jardin*
Nuclear Fusion, 36(5), p.643 - 656, 1996/00
被引用回数：40 パーセンタイル：76.21(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uディスラプション放電において観測されているプラズマが急速に垂直移動する現象(VDE)について、その発生機構をトカマクシミュレーションコード(TSC)を用いて調べ。プラズマ電流の急速なクエンチが上下非対称形状の真空容器にやはり上下非対称な分布を持つ渦電流を誘起し、これがプラズマの垂直方向変位を加速すること、また同時にこの渦電流が磁場の曲率指数を低下させ、大きな成長率を持つ位置不安定性を引き起こすことが分かった。ITERやDIII-DなどJT-60Uと比較して楕円度が大きいトカマクでは、プラズマ電流クエンチによる急激な位置不安定性を原因とするVDEが問題となること、一方、真空容器とプラズマとの垂直方向の相対位置に関して、VDEが発生しない中立点が存在することをシミュレーションを通じて明らかにした。
閨谷 譲; 芳野 隆治; 安東 俊郎
Fusion Technology, 28, p.1634 - 1643, 1995/11
プラズマの垂直移動に伴うハロー電流をJT-60Uに密度限界ディスラプション及び模擬垂直位置不安定放電において観測した。このハロー電流は、I
、Bが時計まわりの時、内側セパラトリクスから真空容器に流入し、セパラトリクス外側でプラズマにもどる。ハロー電流によると思われるCFC材の破損から、この破壊に必要な電流を評価し、トロイダル方向の非一様性として2.5という値を得た。この非一様性の原因としては、プラズマが真空容器とトロイダル方向に一様に接続していないことが考えられる。これは、トロイダル磁場のリップル、真空容器自体の変形、PFCの熱伸び等で発生し、相対変位
6cm程度で2.5という非一様性が説明可能である。この非一様性を考慮するとJT-60Uではハロー電流は、プラズマ電流の約26%程度と評価される。
閨谷 譲
Fusion Engineering and Design, 30, p.25 - 37, 1995/00
被引用回数：1 パーセンタイル：17.53(Nuclear Science & Technology)JT-60Uでは、「閉じ込め改善」と「定常化研究」を主なテーマとして実験を行っている。閉じ込め改善の分野では、加熱分布を制御することにより、高
Hモードの最適化を推進した。定常化研究においては、ITERの物理R&Dの主要課題でもあるダイバータの熱負荷低減のための放射冷却ダイバータの研究、核融合プラズマの核反応
粒子等、高速イオンによって引き起こされる不安定性(TAEモード)の研究等が進展した。ディスラプション回避及びそれに伴う電磁力の低減化研究では、エネルギークエンチ直前の蓄積エネルギーとプラズマ電流消滅時間との関係を明らかにした。また、第一壁のディスラプションによる破損の現象から、ハロー電流のトロイダル方向の非一様性を評価した。
正木 圭*; 安東 俊郎; 児玉 幸三; 新井 貴; 閨谷 譲; 芳野 隆治; 辻 俊二; 柳生 純一; 神永 敦嗣; 笹島 唯之; et al.
Journal of Nuclear Materials, 220-222, p.390 - 394, 1995/00
被引用回数：16 パーセンタイル：80.82(Materials Science, Multidisciplinary)最近のJT-60U実験では、高パワーNBI、LHRFの使用によりプラズマ壁相互作用が激しくなっている。昨年6月、ダイバータ近傍のCFC製第一壁タイルが破損した。この原因は、ディスラプション時のハロー電流による電磁力と考えられる。このタイルの破断に必要な荷重から推定すると、ハロー電流値は約20kAとなる。また、破損したタイルが放電中にポロイダル方向に高速で運動する現象が観測された。昨年8月には、ボルトの緩みにより、ダイバータタイル1枚が離脱し、7枚に深いエロージョンが確認された。昨年11月、ベータ線後方散乱測定法を用いて、ダイバータタイル表面の金属不純物量を測定した。その結果、一昨年と同じ測定部の表面に金属が多く残っており、エロージョンは主にタイルのエッジに集中していることが解った。また、1年間の運転の後でも炭化ボロン層が残っていることも確認された。
