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Zhou, L.*; Zhang, H.*; Qin, T. Y.*; Hu, F. F.*; 徐 平光; Ao, N.*; Su, Y. H.; He, L. H.*; Li, X. H.*; Zhang, J. R.*; et al.
Metallurgical and Materials Transactions A, 11 Pages, 2024/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Materials Science, Multidisciplinary)High-speed railway S38C axles undergo surface induction hardening for durability, but are susceptible to fatigue cracks from foreign object impact. The neutron diffraction method was employed to measure the residual strain in S38C axles, obtaining microscopic lattice distortion data, for the gradient layer at a depth of 8 mm under the surface. The results showed that after induction-hardening, the microscopic lattice distortion had a gradient distribution, decreasing with the distance from the surface. However, in the case of impacting speed of 600 km/m, the average microscopic lattice distortion increased with the distance from the surface, reaching a maximum augmentation of 55 pct. These findings indicate a strong experimental basis, and improve our understanding of the relationship between macroscopic residual stress and decision-making, in regard to operation and maintenance.
Ao, N.*; Zhang, H.*; Xu, H. H.*; Wu, S. C.*; Liu, D.*; 徐 平光; Su, Y. H.; Kang, Q. H.*; Kang, G. Z.*
Engineering Fracture Mechanics, 281, p.109166_1 - 109166_14, 2023/03
被引用回数：5 パーセンタイル：87.64(Mechanics)Considering the complex service environments that high-speed railway axles are subjected to, the fatigue crack growth (FCG) behavior of a structurally gradient axle steel with different pre-crack depths both in air and corrosive medium was investigated at a frequency of 5 Hz. The results indicated that in the high 
region, FCG rate was dramatically accelerated by corrosion, but the gap narrows as decreased. The accelerated corrosion FCG rate was a comprehensive result of the acceleration effect of the anodic dissolution, hydrogen-enhanced localized plasticity and the retardation effect of corrosion-induced crack-tip blunting. Despite the fact that the corrosion resistance gradually decreased as the pre-crack depth increased, the FCG rate in the corrosive medium gradually decreased. This was because fatigue loading played a more important role than corrosion in accelerating the corrosion FCG rate.
松下 健太郎; 藤崎 竜也*; 江連 俊樹; 田中 正暁; 内田 真緒*; 堺 公明*
計算工学講演会論文集(CD-ROM), 26, 6 Pages, 2021/05
ナトリウム冷却高速炉の冷却材自由液面部におけるガス巻込み渦について、数値解析によりガス巻込み量を評価する手法を開発している。本研究では、計算負荷を抑制し、かつ渦形状の予測精度を確保した解析メッシュの自動作成手法を調査し、その手法としてadaptive mesh refinement(AMR法)を非定常後流渦の体系を対象にすることによって検討した。メッシュ詳細化の基準として渦度、速度勾配テンソルの第二不変量(Q値)および速度勾配テンソルの固有方程式の判別式について検討し、Q値によるAMR法の適用がもっとも効率よく解析メッシュを詳細化できる見通しを得た。
松本 太郎; 岸本 泰明; 宮戸 直亮; Li, J.*
Journal of Plasma Physics, 72(6), p.1183 - 1187, 2006/12
被引用回数：6 パーセンタイル：21.49(Physics, Fluids & Plasmas)磁場閉じ込めプラズマでは、さまざまな時定数及び特徴的長さを持つ乱流揺動と、それによって二次的に生成される帯状流とが、相互作用しつつ輸送過程に影響を及ぼす。このような時空間スケールが異なる揺らぎが混在している系における輸送の解析には、シミュレーションによる再現とともに、それらの揺らぎの特性をさまざまな側面から同定し、特徴付けることが重要である。本研究では、ジャイロ流体モデルを用いた電子温度勾配(ETG)モード乱流の3次元スラブ配位シミュレーションを行い、異なる磁場及び温度勾配の条件の下で、帯状流の形成や間歇的な熱流束等の輸送特性と、揺動から得られる相関次元,確率密度関数(PDF)等の統計量との関係を明らかにした。また、電場と圧力揺動とのクロススペクトル解析から、帯状流による乱流輸送の低減が、異なる二つの素過程に起因することを明らかにした。
佐々 成正; 山田 進; 町田 昌彦; 荒川 忠一*
日本計算工学会論文集, 7, p.83 - 87, 2005/05
近年、幾何学的多重格子法(GMG)を改良した代数的多重格子法(AMG)が大規模連立一次方程式に対する高速ソルバーとして注目されている。われわれは磁場中での超伝導状態を記述するギンツブルグ-ランダウ方程式にこのAMGを適用して数値シミュレーションの高速化を行った。磁場中での問題であること、及び複雑な境界条件下での扱いが必要となるため、GMGではなくAMGの適用が必要不可欠である。本研究では、従来この問題の解法として用いられてきた共役勾配法とAMGの計算効率における比較によって、AMGの優位性を示した。
松本 太郎; 岸本 泰明; Li, J.*
電気学会プラズマ研究会資料 (PST-05-17), p.83 - 86, 2005/03
トカマクをはじめとする磁場閉じ込めプラズマでは、さまざまな時定数及び特徴的長さを持つ乱流揺動と、それによって二次的に生成される帯状流(zonal flows)と呼ばれる層流が、多様な揺らぎの構造を形成し、輸送現象に影響を及ぼしている。このような乱流が支配する輸送の解析には、シミュレーションによる再現とともに、乱流の特性をさまざまな側面から特徴付けることが必要である。カオス時系列解析では、揺動の時系列データ含まれる乱れ(irregularity)を生じさせる原因が、誤差や衝突的統計性(ランダム)に起因するのではなく、力学系に内在する非線形性に起因するとの観点から、系の特徴づけを行う。本研究では、ジャイロ流体モデル(1,2)と呼ばれる運動論的効果を取り入れた流体モデルを用いて、微視的不安定性である電子温度勾配(ETG)モード及びイオン温度勾配(ITG)モードの3次元スラブ配位シミュレーションを行い、異なる温度勾配とそれに伴って変化する帯状流強度の下で、電場の揺動から得られる相関次元及びリヤプノフ指数の特性を示す。
井戸村 泰宏
NIFS-PROC-58, p.46 - 50, 2004/07
数値トカマク計画では、トカマクプラズマにおける微視的不安定性、及びそれにより引き起こされるプラズマ乱流輸送の第一原理シミュレーションに基づく定量的評価を目指し、これまでジャイロ運動論的トロイダル粒子コードGT3Dの開発を進めてきた。講演では、GT3Dに実装されている物理モデル及び数値手法を紹介し、GT3Dから得られた最新の結果を示す。
n cascades in tokamaksKonovalov, S. V.; Mikhailovskii, A. B.*; Shirokov, M. S.*; 小関 隆久
Physics of Plasmas, 11(5), p.2303 - 2306, 2004/05
被引用回数：11 パーセンタイル：34.67(Physics, Fluids & Plasmas)トカマクにおけるアルフェンカスケード問題における熱プラズマの局所的密度勾配の効果を理論的に解析した。アルフェンカスケードモードは、円柱モデルを理論的に示し、Breizmanらによって示されたトロイダルMHD効果より大きいことを明らかにした。このため、イオンの軌道幅より密度勾配の局所性が十分小さい場合は、熱プラズマ密度勾配の役割が支配的である。
藤田 隆明; 福田 武司*; 坂本 宜照; 井手 俊介; 鈴木 隆博; 竹永 秀信; 居田 克巳*; 出射 浩*; 下妻 隆*; 藤澤 彰英*; et al.
Plasma Physics and Controlled Fusion, 46(5A), p.A35 - A43, 2004/05
被引用回数：26 パーセンタイル：63.64(Physics, Fluids & Plasmas)電子サイクロトロン波(EC)加熱を用いて、JT-60Uプラズマにおける電子の内部輸送障壁(ITB)の形成条件を調べた。低密度で、中性粒子ビーム加熱パワーが少ない場合に、EC加熱パワーの系統的なスキャンを行った。負磁気シアプラズマの場合には電子温度勾配が空間的に変化する点が出現し、その内側の電子温度勾配がEC加熱パワーとともにすみやかに増大し、電子熱拡散係数が1m
/s以下となったのに対して正磁気シアプラズマの場合は電子温度分布は滑らかなままであり、その最大値も小さい値に留まり、電子熱拡散係数は1m/s以上であった。このことから、負磁気シアの方が電子ITBが形成されやすいことがわかった。一方、中性粒子ビーム加熱パワーが大きく、イオンのITBが形成される場合には、正磁気シアにおいても電子ITBが形成されることが観測された。これは、イオンのITBの形成に伴う大きな径電場勾配あるいは圧力勾配が電子ITBの形成に有効に働いたためと考えられる。
前原 直; Zheng, X.*; 渡辺 聡彦*; 木代 純逸*; 高山 健*; 堀岡 一彦*; 小川 雅生*; 川崎 温*; 志甫 諒
JAERI-Research 2004-007, 40 Pages, 2004/03
JAERI-Research-2004-007.pdf:4.48MB
大電流線形誘導加速器の開発として、1995年から2002年までの共同研究の成果と原研独自の研究成果を総括した。線形誘導加速器の要素開発として、東工大が行った強磁性体のファイメットコアについて、250kV-100nsの誘導電圧に対して1kHzの繰返し運転が可能であることが判明した。またKEKでは1MHzの高繰返パルスモジュレータの開発に成功した。電子ビーム加速実験では、原研が1MeV-1kAの低エミッタンス電子銃を設計し、2MeVまでの追加速に成功した。イオン加速では、東工大が120kV-200mAのCu
イオンの引出しに成功した。また線形誘導加速器の応用として、原研が2MeVにおいてXバンドFELの設計を行い、200MWのBWOに成功に基づき、コンパクトな発振系であるBWO-FELの概念設計を提案し、Xバンドにおいて500MW-800MWの大出力発振系の開発に目処がついた。またその他の線形誘導加速器を使った実験や計画について、MTX実験や高勾配加速器,誘導型シンクロトン,ニュトリノファクトリ計画を解説し、全体を総括した。
松本 太郎; 岸本 泰明; Li, J.
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.6, p.597 - 600, 2004/00
トロイダルプラズマの輸送機構解明のために、近年統計力学的手法を用いた実験解析によるプラズマ乱流構造の同定が試みられている。国内のCHS及び米国のTEXTOR等の装置における計測データの解析により、プラズマが内在する自由度及び決定論的統計性が加熱手法及びプラズマの自律性(帯状流形成等)による状態変化を反映していることが明らかとなりつつあるが、統計量から乱流構造を同定するに十分な知見は得られていない。本研究では、乱流プラズマの統計量と乱流構造の関係を明らかにすることを目的として、電子温度勾配(ETG)乱流のジャイロ流体シミュレーションを行った。ETG乱流プラズマにおける電場の時系列データに対して、自己相関関数及びフラクタル次元等の解析を行い、温度勾配及び磁気シアーの変化,帯状流形成の有無等の乱流構造の変化に対する影響を系統的に明らかにした。温度勾配が強く磁気シアーが弱いため明瞭な帯状流が形成された場合、自己相関関数が0となる自己相関時間が1桁増加することが明らかにされた。これは系を支配する時定数の増大に対応する。また、帯状流形成及び磁気シアーの増大により相関次元が減少するが、これは内在する自由度の減少と対応している。さらに、乱流状態の確率密度関数において、大振幅領域にガウス型から逸脱が明らかとなった。これは間歇的に生じる大規模な熱流束と関連する可能性がある。
Li, J.; 岸本 泰明
Physics of Plasmas, 10(3), p.683 - 688, 2003/03
被引用回数：15 パーセンタイル：41.51(Physics, Fluids & Plasmas)巨視的スケールの乱流と微視的スケールのシア流間の相互作用は磁場閉じ込めプラズマにおける新しい研究課題となっている。本研究においては、このときの鍵となる相互作用が半巨視的スケールのイオン温度勾配(ITG)モードと電子温度勾配(ETG)モード乱流から生成された微視的スケールの帯状流を例題として取り上げている。微視的スケールの帯状流がITG乱流の径方向の非局所モード間結合をもたらすことを解析的に見出した。
越智 義浩; Golovkin, I.*; Mancini, R.*; Uschmann, I.*; 砂原 淳*; 西村 博明*; 藤田 和久*; Louis, S.*; 中井 光男*; 白神 宏之*; et al.
Review of Scientific Instruments, 74(3), p.1683 - 1687, 2003/03
被引用回数：10 パーセンタイル：49.35(Instruments & Instrumentation)高強度レーザー光を重水素を充填した燃料球に照射することにより生成されるレーザー爆縮コアプラズマ中の、電子温度,電子密度勾配の時間変化を、時間・空間分解X線分光法により明らかにした。実験においてX線分光ストリークラスターカメラによる時間分解X線スペクトルデータと単色X線駒取りカメラによる特定のラインX線に対応する単色のX線エネルギーの時間分解二次元画像データを同時に取得した。これらのデータをもとに遺伝的アルゴリズムを用いた自己無頓着な解析手法により、爆縮コア内部の電子温度,電子密度勾配を求めることに成功した。得られた成果と流体コードによるシミュレーションとを比較し、爆縮コアプラズマ形成の動的過程の診断を進めている。
上原 和也; 前田 満; 津島 晴*; 雨宮 宏*
Journal of the Physical Society of Japan, 72(1), p.94 - 100, 2003/01
被引用回数：2 パーセンタイル：21.39(Physics, Multidisciplinary)周辺プラズマの輸送モデルについての研究の集大成である。トカマクの周辺プラズマにおける磁気面に垂直な輸送が、粒子保存則及びエネルギー保存則を用いて評価される。従来のモデルに電離と荷電変換による損失項を加えさらに温度勾配による輸送への寄与を含めて精密化した。シースポテンシャルで加速される粒子束を含んだ、連続長についての詳細な考察もAppendixに含めた。得られた表式により、JFT-2Mの静電プローブで測定されている実験値を代入して、輸送係数を評価した。
藤田 隆明; Aniel, T.*; Barbato, E.*; Behn, R.*; Bell, R. E.*; Field, A. R.*; 福田 武司*; Gohil, P.*; 居田 克巳*; Imbeaux, F.*; et al.
Europhysics Conference Abstracts, 27A, 4 Pages, 2003/00
温度分布等に基づいて、内部輸送障壁の有無,強弱を定量的に判定する条件を決定することを目的として、国際内部輸送障壁データベースを用いた解析を行った。プラズマ大半径と温度勾配の特性長の比とイオンのラーマー半径と温度勾配の特性長の比の二つの量に着目した。特に後者はJETトカマクにおいてさまざまな放電条件に対して同一の基準値との大小で内部輸送障壁の有無が判定できると報告されており、その基準値がほかの装置でも成り立つかどうかが問題とされている。世界の9つのトカマクと2つのヘリカル装置からの分布データを収集して解析した結果、基準値は装置間でかなりばらつきがあり、電子系の内部輸送障壁の場合、最大で10倍の違いがあることがわかった。むしろプラズマ大半径と温度勾配の特性長の比の方がばらつきが小さく(最大で3倍程度)、イオンのラーマー半径を用いることの利点は見いだせなかった。イオン系の内部輸送障壁についても同様の結果であった。これらの結果は、内部輸送障壁の判定においてはイオンのラーマー半径以外の物理量も含めるべきであることを示している。
Hobirk, J.*; 及川 聡洋; 藤田 隆明; 福田 武司; G
nter, S.*; Gruber, O.*; 諫山 明彦; 鎌田 裕; 菊池 満; Maraschek, M.*; et al.
Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 27A, 4 Pages, 2003/00
ASDEXトカマクとJT-60トカマクにおいて、中性粒子ビームを用いた周辺電流駆動実験を行った。電流分布がほぼ定常になった状態で周辺部に接線中性粒子ビームを入射した。ASDEXトカマクの場合、計測された電流分布にほとんど変化はなかった。理論計算によると検出限界以上の電流分布の変化が起きるはずである。JT-60トカマクの場合は、わずかな電流分布の変化が検出されたが、電子密度が低いために理論計算モデルが適用できず、理論との比較はできなかった。一方、プラズマ表面の周回電圧の計測からは、期待される量のビーム駆動電流が流れていることが示唆された。以上の結果から、周辺部で発生した高速イオンが空間的な拡散によって、中心部へ移動し、駆動電流分布が予測通りにはなっていない可能性が考えられる。
井戸村 泰宏; 徳田 伸二; 岸本 泰明
New Journal of Physics (Internet), 4(1), p.101.1 - 101.13, 2002/12
ジャイロ運動論的トロイダル粒子コードを用いて反転磁気シアトカマクにおけるイオン温度勾配駆動(ITG)モードを解析した。反転磁気シア配位においてはITGモードはスラブモードとトロイダルモードが結合したモード構造をとることがわかった。この性質は、特に、
領域において顕著に表れる。また、
及び
という勾配パラメータによってモード構造はスラブモードからトロイダルモードへと変化する。これらの結果から、反転磁気シアトカマクにおけるITGモードはスラブITGモードとトロイダルITGモードの競合により決まっていることが明らかになった。
Rewoldt, G.*; Hill, K. W.*; Nazikian, R. M.*; Tang, W. M.*; 白井 浩; 坂本 宜照; 岸本 泰明; 井手 俊介; 藤田 隆明
Nuclear Fusion, 42(4), p.403 - 411, 2002/04
被引用回数：9 パーセンタイル：30.32(Physics, Fluids & Plasmas)内部輸送障壁を持つJT-60Uプラズマは、非常に圧力勾配が大きい領域と、それによって分離された2つの比較的圧力分布が平坦な領域を持つことによって特徴づけられる。このプラズマにおいて、
回転シアの効果がある場合とない場合についてトロイダルドリフトモードの線形成長率を計算した。内部輸送障壁が十分に成長している場合は、回転の効果を考慮すると、強い圧力勾配によって生じる径電場が局所的にモードの安定化に寄与して異常輸送を軽減させ、強い圧力勾配が維持されるという物理的描像と一致した。回転の効果を考慮しない場合、もしくは回転の効果を考慮していても内部輸送障壁が十分には成長していない場合には、モードの不安定領域は圧力勾配のある領域まで広がった。
武井 奈帆子; 小関 隆久; Smolyakov, A. I.*; 諫山 明彦; 林 伸彦; 飯尾 俊二*; 嶋田 隆一*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.5, p.386 - 389, 2002/00
高
プラズマにおいてプラズマ性能を制限する要因として重要視されている新古典テアリングモード(NTM)の発生機構を解明するうえで重要であるプラズマ回転と圧力勾配を考慮したイオン分極電流モデルの検証と評価をJT-60Uの実験データを用いて行った。解析を行った放電において、NTMなしの放電ではトロイダル回転の効果によりイオン分極電流項がモードの安定化に効いており、NTMありの放電においては逆に不安定化されていることがわかった。この結果より、回転を考慮したイオン分極モデルは実験結果を矛盾しないことがわかった。
三浦 幸俊; 井戸 毅*; 神谷 健作; 浜田 泰司*; JFT-2Mグループ
Nuclear Fusion, 41(8), p.973 - 979, 2001/08
被引用回数：17 パーセンタイル：47.27(Physics, Fluids & Plasmas)これまでのL/H遷移時における電場測定の時間分解能は約1ミリ秒であり、Hモードと電場変化の対応のみが示されただけであり、電場の分岐現象が起こりHモードに至るかどうかは必ずしも自明ではなかった。重イオンビームプローブ(HIBP)計測による高速・電位・揺動測定により、L/H遷移時のプラズマ境界における空間電位変化の時間スケールを明らかにし、多くの理論的考察で示されている「電場構造の変化によるL/H遷移(輸送障壁形成)」に関して実験的根拠を与えた。また、P
~閾値電力の場合においては、閉じ込めが鋸歯状振動ごとに段階的に改善されていくケースがあることを利用し、この閉じ込め改善の初期における電場勾配から、もし電場勾配が閉じ込め改善に重要な役割を担っており、その勾配に閾値が存在すると仮定すると、その閾値は、(1.2
0.4)10
kV/m以下であることを明らかにした。
