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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。
菊池 満
プラズマ・核融合学会誌, 74(8), p.787 - 794, 1998/08
最近の核融合炉設計の特性を、定常運転、熱効率、燃焼制御、構造材料と経済性の観点から記述する。より詳細な議論として、電流分布制御、ベータ限界を決める現象(理想及び抵抗性MHD安定性)、ダイバータ(He排気、高閉じ込めとの共存性)などの炉心プラズマ技術に関する開発課題について述べた。最近の各国のトカマク炉の設計は、定常炉概念を取り入れており、1990年に原研が実施した定常トカマク型核融合炉SSTRの概念検討が先駆的に果たした役割が重要であったことが理解される。
木村 晴行; 三枝 幹雄; 斉藤 靖*; 新井 宏之*; 永島 孝; 藤井 常幸; 大野 忠雄*; 佐野 圭吾*; 福山 淳*; 山極 満; et al.
JAERI-M 91-094, 89 Pages, 1991/06
FERのためのイオンサイクロトロン波(ICW)システムの概念設計とITERのICWシステムの概念設計に対する日本の貢献についてまとめる。物理解析の結果、ICWシステムは中心イオン加熱及び燃焼制御に適していることが示される。結合系の特徴はポート内プラグイン方式リッジ導波管給電型5
4ループアレイを採用していることである。結合系の全体構造は放射線シールド、冷却、真空排気、トリチウム安全性及び遠隔保守との整合性を考慮して決められている。ランチャーはHモードプラズマを仮定して20MWの入射能力を有する。リッジ導波管の形状は有限要素法によって最適化されている。ファラディシールドの熱解析によりその保護タイルの材料としてベリリウムのような導電性の良い低Z材が適していることが示される。ITER/FERのICWシステムに対するR&D計画が示される。
谷 啓二; 安積 正史; 滝塚 知典
Fusion Technology, 18, p.625 - 632, 1990/12
主半径膨張に伴う
粒子閉じ込めの劣化を利用する、核燃焼プラズマの受動制御方法について、1.5次元輸送コードを用いてその可能性を示した。輸送コードでは、軌道追跡モンテカルロコードによる粒子のリップル損失の結果から、損失のスケーリング則を見出し、これを用いた。解析の結果、受動制御では、5%を越える主半径膨張と、20%を越える粒子損失が必要であることがわかった。また、受動制御と、リップルの帰還制御を組み合わせたハイブリッド制御が、核燃焼制御に対して非常に有効であることが示された。ハイブリッド制御では、主半径膨張は2~3%、制御リップルは、1%程度しか必要でなく、粒子の損失も15%以上でよいことがわかった。
宮本 健郎*; 杉原 正芳; 上田 孝寿*; 山本 新; 前野 勝樹; 仙石 盛夫; 鈴木 紀男; 河西 敏; 永見 正幸; 津田 孝; et al.
JAERI-M 82-171, 45 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の検討報告書の第IV葦に相当するものである。イントール炉心プラズマの閉込め性能、トロイダル磁場リップルにより生じる損失、長時間運転に必要な放電の制御を検討したものである。
東稔 達三; 山本 孝*; 谷 啓二; 杉原 正芳; 笠井 雅夫*
JAERI-M 8938, 21 Pages, 1980/06
INTORプラズマに対して、トロイダル・フィールド・リップルが高エネルギー入射粒子の閉込め及び燃焼制御に及ぼす効果を解析した。これらの結果に基づいて関連する工学的諸問題の議論を行っている。
杉原 正芳; 笠井 雅夫*; 田島 輝彦*; 東稔 達三; 真木 紘一*
Journal of Nuclear Science and Technology, 17(10), p.729 - 736, 1980/00
被引用回数：6 パーセンタイル：58.22(Nuclear Science & Technology)トカマク炉における可変トロイダル磁場リップルによる燃焼制御の物理的可能性が、一次元トカマク輸送コードを用いて示された。過度の温度上昇はトロイダル磁場リップルを適度な時定数で、約1.5%程度に迄強める事によって十分抑制され、安定な燃焼が実現される事が示された。これらの計算は、プラズマの非円形効果や、トロイダル磁場リップルのポロイダル角依存性の効果を取り入れて行われた。技術的観点からも、このような制御を実現する事は可能である事が、簡単なモデル計算により示された。
