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竹永 秀信; 東島 智; 大山 直幸; Bruskin, L. G.; 小出 芳彦; 井手 俊介; 白井 浩; 坂本 宜照; 鈴木 隆博; Hill, K. W.*; et al.
Nuclear Fusion, 43(10), p.1235 - 1245, 2003/10
被引用回数：71 パーセンタイル：88.64(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uの負磁気シア及び高
モードプラズマにおける内部輸送障壁(ITB)での粒子と熱輸送の関係について系統的に調べた。ヘリウムと炭素はITB内側で蓄積しないが、重不純物のアルゴンはITB内側で蓄積することを明らかにした。ヘリウムの拡散係数とイオンの熱拡散係数は、高モードプラズマでは、新古典値より5-10倍程度大きく、異常輸送が支配的である。負磁気シアプラズマでは、ヘリウムの拡散係数はイオンの熱拡散係数とともに、異常拡散が支配的な領域から新古典値程度まで減少する。炭素及びアルゴンの密度分布は、イオンの熱拡散係数が新古典値程度まで減少していても、新古典理論から計算される分布より平坦であり、炭素,アルゴンの拡散係数は新古典値より大きい。高モードプラズマに電子サイクロトロン加熱(ECH)を適用した場合に、密度と中心部の軟X線強度が顕著に減少し、アルゴンが中心領域から吐き出されることを見いだした。このとき、密度のITBはほぼ無くなっており、それにより新古典理論で予測される密度勾配によるアルゴンの内向き速度が減少する。負磁気シアプラズマでは、ECHによる明確な密度及び軟X線強度の減少は観測されなかった。このことは、不純物の蓄積を抑えるためには、密度勾配の制御が重要であることを示している。
朝倉 伸幸; 櫻井 真治; 伊丹 潔; 内藤 磨; 竹永 秀信; 東島 智; 小出 芳彦; 坂本 宜照; 久保 博孝; Porter, G. D.*
Journal of Nuclear Materials, 313-316, p.820 - 827, 2003/03
被引用回数：36 パーセンタイル：89.58(Materials Science, Multidisciplinary)プラズマ流の方向や速度は、粒子排気や不純物制御へ影響するため、その発生機構の解明とダイバータ・プラズマへの影響の評価が求められている。本論文は、トカマク強磁場側でのプラズマ流測定を含む3か所での測定結果から、プラズマ流の方向や速度を明らかにするとともに、ドリフト運動の影響を評価した。(1)強・弱磁場側SOLにおいてダイバータへ向かう粒子束を、磁力線に沿う流れとドリフトによる流れを考慮して定量的に評価した。さらに、プライベート部におけるドリフト流による粒子束も評価し、この粒子束がダイバータでの粒子束の内外非対称性の発生に寄与することを明らかにした。(2)大量ガスパフとダイバータ排気により、主プラズマ中の不純物イオンを低減できると考えられているが、SOL流と粒子束の変化を、強・弱磁場側で評価した。特に、強磁場側の密度が増加し、ダイバータへの粒子束が増加することを明らかにした。このため、遮蔽効果が改善されると思われる。(3)新たに、ドリフト効果をSOLプラズマ・シミュレーション計算(UEDGE)に導入し、プラズマの逆流などが発生することを見いだした。
中村 博雄; Burgazzi, L.*; Cevolani, S.*; Dell'Ocro, G.*; Fazio, C.*; Giusti, D.*; 堀池 寛*; 井田 瑞穂*; 角井 日出男*; Loginov, N.*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 307-311(2), p.1675 - 1679, 2002/12
本報告では、国際核融合材料照射施設(IFMIF)の要素技術フェーズ(KEP)として、日本,欧州,ロシアの国際分担で実施中の液体リチウム(Li)ターゲット系の要素技術確証試験とその設計の現状について述べる。Liターゲット系の重要課題は、10MW入熱による超高熱負荷(1GW/m
)の除熱のための最大20m/sの自由表面Li流の長時間安定維持の実現である。そのため、日本ではLi流を模擬したジェット水実験により、2段絞りノズル形状の妥当性を明らかにし、ターゲットノズルの設計及びLi流実験計画に反映させた。また、Liループの過渡解析を行い、制御系の運転条件を定めた。なお、欧州では、流動中の泡測定,不純物制御実験,安全解析等を実施中である。ロシアは、Liループ実験計画を検討中であり、これらの3極の活動の進展について総合的に報告する。
細金 延幸; 櫻井 真治; 清水 勝宏; 飯尾 俊二*; 嶋田 道也; 児玉 幸三; 正木 圭; 朝倉 伸幸; 伊丹 潔; 滝塚 知典
Fusion Energy 1996, Vol.3, p.555 - 563, 1997/00
JT-60Uにおいて、現在のオープンダイバータから排気装置付のW方形状のダイバータへの改造が進められている。同時に、排気系のためのNBI排気装置の改造、ガス注入装置の再配置及びペレット装置の改造も取り行われる。改造は、低温・高密度ダイバータによる熱除去及び排気、不純物の制御と主プラズマの閉込め性能の両立性を目標とするものであり、工学設計について述べる。一方、シミュレーションコードを用いて、W型形状の効果や排気による制御について性能評価を行った結果をもとに設計の妥当正を議論する。
逆井 章
プラズマ・核融合学会誌, 72(9), p.884 - 893, 1996/09
プラズマ・核融合学会誌の小特集として企画された「最近のダイバータ研究の動向」の第5章で、JT-60U及びJFT-2Mの最近のダイバータ研究結果及び実験計画について述べる。JT-60Uでは、ITER物理R&Dに関した研究に重点を置いてダイバータ研究を行っている。トカマク型核融合炉の成立には、熱流・粒子制御及び不純物制御の機能を有する低温高密度ダイバータが必要不可欠である。JT-60Uの最近の成果として、放射冷却ダイバータの生成、放射損失の分光的研究、不純物発生機構の解明、ELMパルスの緩和、境界プラズマのデータベース、ヘリウムの輸送・排気についての研究が進展している。JFT-2Mではクローズ化ダイバータ改造が終了し、低温高密度ダイバータ生成の実験を行っている。JT-60UではW型排気付ダイバータの改造を97年に行い、定常的な放射冷却ダイバータの生成と主プラズマの高性能化を目指す。
嶋田 道也; JT-60チーム
Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research 1992, Vol.1, p.57 - 77, 1993/09
JT-60Uにおいて30MW出力の加熱実験を行ない、次の結果を得た。(1)熱伝導特性の良好なグラファイト板を用い、しかも設定誤差を小さく(
0.5mm)し、端部をテーパ加工して熱集中を防いでいるため、20MW、5秒間の入射に際しても炭素バーストは発生しなかった。(2)壁調整によって不純物低減と粒子リサイクリング低減に努めた結果、Lモンド閉じ込めの2.1倍の閉じ込め性能を得、最大蓄積エネルギー5.3MJを得るなど、Hモードの質を改善することができた。(3)高ポロイダル・ベータ放電においては、Lモードの閉じ込めの3倍、中心イオン温度38keV、中心電子温度8keV、蓄積エネルギー6MJ中性子発生量2.8
10
/sなど優れた閉じ込め性能を得ることができた。
嶋田 道也; 辻 俊二; 細金 延幸; 二宮 博正
Atomic and Plasma-Material Interaction Processes in Controlled Thermonuclear Fusion, p.319 - 325, 1993/00
次期装置において不純物制御は、現在運転中の大型装置においてより深刻な問題である。そのため大型装置において低温高密度ダイバータ、粒子制御、遠隔放射冷却、熱制御、ヘリウム排気、不純物の発生、遮蔽、輸送などの研究を進めることが重要である。そのためには、不純物の原子データや壁材のスパッタリングのデータ等の整備が不可欠である。特に、定常DT運転で有望視されているタングステン等の重金属、放射冷却や不純物輸送において重要なmedium-Z元素の低電離イオンについては整備が遅れているので、これらを重点的に整備することが望ましい。
村上 義夫
プラズマ・核融合学会誌, 68(5), p.467 - 479, 1992/11
核融合研究と核融合炉開発における真空技術の役割について概説する。1970年代以降パルス運転の核融合実験装置の不純物問題を解決するため種々の壁材料や表面清浄化法が開発されたが、これらは真空科学・技術に新しい領域をもたらした。大型トカマク装置の建設期にいくつかの特殊な真空部品や技術が実用化されたが、今後定常運転の核融合炉を実現するためにはさらに高負荷対応型真空技術とでもいうべき先進的な技術の開発が必要である。
永見 正幸
核融合研究, 65(SPECIAL ISSUE), p.7 - 12, 1991/03
JT-60計画の進展について、研究目的、研究成果、及び装置の概要を解説する。1985年に実験開始以降1987年までの研究目的は高パワー加熱での不純物・粒子制御、及び原子力委員会の定めた臨界目標領域の達成であった。1988年から1989年の高性能化実験(1)では分布制御による閉じ込めの改善と定常化開発に重点をおいて研究を進めた。過去5年の実験の間、JT-60の各機器において高性能化が進められた。
辻 俊二; 中村 博雄; 吉田 英俊; 嶋田 道也; 伊丹 潔; 西谷 健夫; 久保 博孝; 福田 武司; 杉江 達夫; 清水 勝宏; et al.
核融合研究, 65(SPECIAL ISSUE), p.243 - 260, 1991/03
JT-60のダイバータ実験においては外X点ダイバータと下X点ダイバータを用いてダイバータ特性の研究が行われた。粒子排気、熱除去、不純物制御などのダイバータ機能が20MW以上の加熱条件下で実証された。また下X点配位においてイオンのVBドリフトが下向きである場合に、改善ダイバータ閉じ込めという新しい放電モードが発見された。この放電モードにおいてはエネルギー閉じ込めが20%改善され、ダイバータの放射冷却パワーが入力パワーの50%に達した。このように高パワーの放射冷却が大型トカマクで世界で初めて実証できたことは、次期装置の最大の課題であるダイバータの高熱負荷の問題解決の端緒をつかんだといえ、大変意義深い。
嶋田 道也; 尾崎 哲*; P.Petersen*; P.Riedy*; B.Burley*; T.Petrie*; G.Janeschitz*; M.A.Mahdavi*
Journal of Nuclear Materials, 176-177, p.821 - 824, 1990/00
被引用回数：17 パーセンタイル：82.06(Materials Science, Multidisciplinary)リミタに真空容器に対して電圧を与えることにより、周辺プラズマ中の電界を制御し、閉じ込め特性を制御する実験をDIII-Dで行なった。リミタ電圧は-300Vで、リミタ及び壁の粒子リサイクリングが1/2~1/3に減少した。このことは粒子閉じ込めが改善されたことを示す。粒子閉じ込め改善とともに不純物量が増大するため、エネルギー閉じ込め改善には至らなかった。今後不純物制御を向上させることが課題であるが、JFT-2M及びDIII-Dにおいて行われる予定であるダイバータ、バイアス実験では、不純物制御が十分に達成されれば、電場とエネルギー閉じ込めとの関係が明らかにされる予定である。
B.B.Kadomtsev*; F.S.Troyon*; M.L.Watkins*; P.H.Rutherford*; 吉川 允二; V.S.Mukhovatov*
Nuclear Fusion, 30(9), p.1675 - 1694, 1990/00
被引用回数：18 パーセンタイル：56.83(Physics, Fluids & Plasmas)1986年にトカマクの概念が広く認められて以来、熱核融合炉の炉心開発に向けて順調に研究が進められて来た。本論文はトカマク研究の現状をまとめたものである。特に以下の物理課題に焦点をあてている。プラズマ電流、密度及び圧力の運転可能領域;プラズマの巨視的挙動と緩和過程;プラズマ加熱の原理と技術;巨視的及び局所的なプラズマ閉じ込め特性と各種の閉じ込め改善状態;燃料補給、不純物制御と排気に関する展望;各種の非揺動電流駆動方法の性能。
大塚 英男
JAERI-M 84-195, 98 Pages, 1984/10
環状マルチポール装置の閉じ込め領域、ダイバータ付トカマク装置のダーバータ部、通常のトカマク総理のスクレープオフ層においてプラズマの挙動を実験的に調べ、それぞれに対応して、プラズマの損失機構、ダイバータ機能、ユニポーラアークの発生機構を明らかにした。また、アークに関しては、磁場中におけるその運動の物理的機構を理論的に解明した。不純物の全体的な挙動に関しては、スパッタリングによる不純物のリサイクリングを自己無撞着の形にモデル化し、1つの関係式を導出した。この式が実験結果と良く合うこと、また不純物問題の解析に寄与することを示した。これらの結果をふまえて、プラズマの挙動あるいはそれと関連するプラズマ壁相互作用の諸現象を解析するうえで、単一粒子の運動をイメージすることの重要性を論じた。
30,1984東稔 達三; 飯田 浩正; 杉原 正芳; 笠原 達雄*; 西川 正名*; 喜多村 和憲*; 黒田 敏公*
JAERI-M 84-107, 341 Pages, 1984/06
本報告書は、1984年3月26~30日に米国のオークリッジ国立研究所FEDCにおいて開催された、「FER/ETR設計」に関するワークショップにおいて日本側(原研)が発表したものをとりまとめたものである。内容は、核融合実験炉(FER)の概要とワークショップの3つのテーマに対するFERの主要設計成果で構成されている。3つのテーマは、(1)高周波加熱と電流駆動、(2)不純物制御とダイバータ/ポンプリミタ設計、および炉本体設計と保守である。
上原 和也
Journal of the Physical Society of Japan, 53(6), p.2018 - 2026, 1984/00
被引用回数：6 パーセンタイル：56.36(Physics, Multidisciplinary)ランダウ減衰を用いる電流駆動トカマクでは、共鳴粒子がトロイダル方向の直流電場を感じてプラズマ電流が形成される。高周波電場は準線形効果によりジュール電場の千倍以上になる。内側のErfxBoドリフトによる電流駆動ピンチ項を含んだ位置次元トカマクコードを用いて密度と電流プロファイルの時間発展が計算された。この効果は高周波進行波による閉じ込めの改善と不純物制御の基礎となり得る。
平岡 徹; 藤沢 登; 西尾 敏; 中村 博雄; 曽根 和穂; 前野 勝樹; 山本 新; 大塚 英男; 阿部 哲也; 深井 佑造*; et al.
JAERI-M 82-174, 309 Pages, 1982/11
IAEA、INTORワークショップ、フェーズ2Aにおける日本の検討成果をまとめた報告書の一部をなすものである。不純物制御の方式として、本フェーズにおいては、ポンプリミターを中心に検討を行った。ポンプリミターとしては、ダブルエッジ型、曲面板方式を採用した。表面材料および基盤材料について検討評価を行った。材料選定に際しては、スパッタリング、プラズマディスラプション時における挙動、熱特性、電磁気特性、基盤への接続方式などを総合的に評価した。また、新しく開発されたSiCの第1壁への応用も検討した。
藤沢 登; 杉原 正芳; 斉藤 誠次*; 嶋田 道也
JAERI-M 82-173, 43 Pages, 1982/11
このレポートはIAEA INTOR フェーズIIAワークショップへの国内検討報告書の第VI章に相当するものである。フェーズIIAではポンプリミタとダイバータとの比較検討をするために、ポンプリミタに重点を置いて検討を進めた。ダイバータ/リミタの排気特性、ダイバータでの放射冷却などについての検討も発展させた。
岸本 浩; 谷 啓二; 中村 博雄
JAERI-M 9783, 23 Pages, 1981/11
壁面から生じる不純物挙動の簡単化したモデルによりトカマクにおけるスクレプオフ層プラズマの不純物遮蔽効果を調べた。高Zないしは中間Z壁の系では、スパッタされた不純物が効果的にスクレプオフ層で遮蔽されるが、低Z壁では大部分の不純物が直接主プラズマ中に進入することが示された。一方、スクレプオフ層で遮蔽された不純物は、スクレプオフ層中で再循環(リサイクリング)するが、再循環過程での不純物増倍の程度は、壁材のZ値とともに、さらにまたスクレプオフ層プラズマの温度とともに大きくなる。プラズマ-壁相互作用の安定度は、これら再循環不純物の増倍係数によって定まることが明らかとなった。
