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鎌田 裕; 大山 直幸; 井手 俊介; 坂本 宜照; 諫山 明彦; 藤田 隆明; 浦野 創; 鈴木 隆博; 吉田 麻衣子
Plasma Physics and Controlled Fusion, 48(5A), p.A419 - A427, 2006/05
被引用回数：16 パーセンタイル：48.19(Physics, Fluids & Plasmas)定常核融合炉の炉心プラズマに必要な総合性能を確保し、これを高めるうえで、Hモードの周辺ペデスタル部は要の役割を果たす。これを、JT-60における先進運転モード(弱磁気シアモード及び負磁気シアモード)の実験結果から定量的に評価した。炉心プラズマの性能指標であるGファクター(=規格化ベータ値x閉じ込め改善度/安全係数の自乗)の上限値は、ペデスタル部のベータ値とともにほぼ線形に上昇することがわかった。また、炉心級の低衝突度の運転においても、Type I ELMによる周期的な崩壊領域はプラズマ小半径の7-8割程度までであり、内部輸送障壁を劣化させることは無い。特に、高三角度では、コアプラズマのポロイダルベータ値の上昇とともにELMで制限されるペデスタル部のポロイダルベータ値(あるいは圧力勾配)が上昇する。ただし、その傾きは弱磁気シアモードの方が負磁気シアモードよりも強い。これらの結果は、シャフラノフシフトの上昇が周辺部の安定性を改善することを示している。
栗原 研一; JT-60チーム
Proceedings of 21st IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/09
トカマク型磁気核融合研究は、国際プロジェクトITERに向けて一歩踏み出そうとしているこの時期に、JT-60などの既存のトカマク装置に対しては、より先進的な運転シナリオを探究する役割が期待されている。このために、JT-60では、2003年には電源及び加熱装置の制御系を改造することにより、放電,NBI/RF加熱時間をそれぞれ65秒,30秒/60秒に延伸し、(a)自発電流割合75%の負の磁気シアプラズマを7.4秒持続。(b)規格化ベータ値3.0をECCDによるNTM不安定性を抑制し6.2秒間準定常的持続、などの成果が得られた。さらなる高性能プラズマ実現に向けて、トロイダルリップル損失を最小限にするフェライト板を第一壁に装着したり、プラズマ電流分布の実時間再構築法の開発などが進行している。シンポジウムでは、JT-60におけるプラズマ実験研究の現状について、装置改造の最新情報を交えて紹介する。
中村 幸治; 筒井 広明*; 武井 奈帆子*; 坂本 宜照; 藤田 隆明; 杉原 正芳; 小関 隆久; 飛田 健次; 小西 哲之; 飯尾 俊二*; et al.
Europhysics Conference Abstracts, 27A, 4 Pages, 2003/00
先進運転シナリオの有力なトカマク配位である負磁気シア・プラズマの放電立上げと長時間維持のための制御モデルを構築する観点から、TSCコードに内部輸送障壁(ITB)で発生する自発電流モデルを組み込み、そのシミュレーション機能を拡張した。ITBの強さと幅はプラズマ圧力分布の関数形をあらかじめ指定し、ITB脚の位置を、常にモニターした磁気シア反転の規格化半径(
)に応じて連動させた。まず、高い割合の自発電流で駆動されたJT-60U負磁気シア・プラズマについて、その典型的な電流立上げ実験の様子をほぼ完全な実配位のシミュレーションによって再現し、ITBと自発電流の数値モデルの妥当性を検証した。高ベータ化を図るうえで、ITB規格化半径を可能な限り拡大(
0.5)させることが求められるが、負磁気シア・プラズマでは、誘導電流がプラズマ中心部へ浸透したり非誘導的な自発電流や外部駆動電流の分布に応じて電流分布が大きく変化する。このため、ITBの領域拡大に関する外部制御の方法を調べた。また、将来の核融合炉では超電導コイルの交流損失を低減する技術的な制約があるため、現在JT-60Uで行われている
0.6MA/s程度の電流立上げ速度をできる限り遅くしつつ(0.2MA/s),低領域に導くMHD的にも安定なプラズマ立上げシナリオを探った。さらに、シミュレーションによる電流や電場の詳細分布を示し、ITBの構造や磁気シア反転位置などの条件によってはプラズマ電流立上げの際、電流ホールが形成されることを示した。
岸本 浩; 白井 浩
Proceedings of 3rd International Sakharov Conference on Physics, p.185 - 200, 2003/00
核融合を利用したエネルギー開発は、大型トカマクからITERへ、さらに原型炉へと展望が拡がる時期にさしかかっており、将来を見据えた先進的なトカマク運転の研究が精力的に進んでいる。先進トカマク運転では、プラズマ内部に形成される内部輸送障壁 (ITB) の積極的な利用を中心に据えている。ITBでは静電揺動が顕著に抑制されるため熱輸送が減少する。これによりエネルギー閉じ込め性能が飛躍的に改善し、核融合エネルギー増倍率は1.25に達した。ITBにおける強い圧力勾配は、ブートストラップ電流と呼ばれる自発電流を生成し、JT-60では既に全電流の80%を自発電流で生成するプラズマも得ている。このことにより、従来電磁誘導でプラズマ電流を生成するためパルス運転にならざるをえないとされてきたトカマク運転に、連続運転への道を開いた。ITB を有する先進運転では、長時間にわたり高プラズマ圧力を維持する必要があるため、MHD不安定性が懸念されているが、外部電流駆動による電流分布制御やプラズマ表面近傍に設置したコイルにより、抑制する手法が開発されている。核燃焼実験を実施するITERでは、高プラズマ圧力により自己形成するプラズマの密度・温度分布と電流分布を、少ない外部入力で制御することが重要な課題である。
