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福田 武司; 滝塚 知典; 土屋 勝彦; 鎌田 裕; 朝倉 伸幸
Plasma Physics and Controlled Fusion, 42(suppl.5A), p.A289 - A297, 2000/05
被引用回数：44 パーセンタイル：76.77(Physics, Fluids & Plasmas)閉じ込め性能の顕著な改善が得られるHモードは、ITERの標準運転方式に採用されており、これまで実験と理論の両面で活発な研究が進められてきた。その結果、H-モード遷移の物理機構に関する描像が確立されたが、遷移に必要な条件の定量的な理解には至っていない。ITERにおける遷移加熱閾値の評価も数多くの実験装置で得られた結果を統計処理した外挿値に基づいており、この予測値の幅が大きいことが問題となっている。本研究では、予測値の幅を拡げる要因として従来不明瞭であったダイバータの幾何形状効果をJT-60で調べた。その結果、開放型のダイバータに比較して排気付の閉構造ダイバータでは、Hモード遷移に必要な加熱入力が顕著に低減することがわかった。また、その要因として不純物量の低減による放射損失強度の低下とプラズマ周辺部の中性粒子がダイバータ領域に圧縮されることを明らかにした。
朝倉 伸幸; 細金 延幸; 伊丹 潔; 逆井 章; 櫻井 真治; 嶋田 道也; 久保 博孝; 東島 智; 清水 勝宏; 竹永 秀信; et al.
Journal of Nuclear Materials, 266-269, p.182 - 188, 1999/00
被引用回数：66 パーセンタイル：96.68(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60Uにおけるオープン型ダイバータからW型ダイバータへの形状変化によるデタッチメントの発生とエネルギー閉じ込め特性への効果について調べた。(1)ダイバータ・デタッチメント時のプラズマ測定を精度よく行い、同じ主プラズマ密度でも、ダイバータで密度が増加し、温度から5eV程度まで低下することを観測した。(2)周辺部でのプラズマ流の方向について大型トカマクでは初めて測定した。放射損失分布の内外非対称性か、プラズマ流の方向に関係することを明らかにした。(3)ダイバータ部での粒子リサイクリングはW型が大きく、主プラズマ周辺部の粒子リサイクリングは、1/2程度に低下していることを観測した。ダイバータ部からの粒子の逆流を低減できた。(4)密度増加に伴いELMy Hモードの閉じこめ改善度は依然と同様低下する。W型改造により周辺部での中性粒子密度を1/2~1/3に低下できたが、閉じこめ改善効果は少ない。今後、ダイバータ部からの逆流やバッフル部からの粒子源を減少させることが必要である。
福田 武司
Plasma Physics and Controlled Fusion, 40(5), p.543 - 555, 1998/00
被引用回数：25 パーセンタイル：61.85(Physics, Fluids & Plasmas)閉じ込め性能の顕著な改善が得られるHモードは、1982年の発見以降、理論と実験の両面で活発な研究が行われてきた。その結果、物理機構に関する描像は収束しつつあるが、遷移条件の定量的な理解には至っていない。実際、次期核融合実験炉であるITERの遷移閾値の評価は理論的な予測によるものではなく、各実験装置で得られた結果に基づく外挿値を基準にしており、その評価誤差が大きいことが問題となっている。本論文では、Hモード遷移を決定する物理要因に関する近年の実験研究の結果をまとめて報告する。特に、遷移閾値の密度と磁場及び平衡配位依存性の評価に影響を及ぼす主要因として周辺中性粒子密度を取り上げ、JT-60Uにおけるその定量評価の結果を示す。また、周辺物理量(温度・密度等)と巨視的な遷移閾値の比例則との相関に注目し、各装置における最近の実験結果を報告する。ここでは周辺無次元量に重点を置く。
福田 武司; 佐藤 正泰; 滝塚 知典; 土屋 勝彦; 鎌田 裕; 竹永 秀信; JT-60チーム
Fusion Energy 1996, Vol.1, p.857 - 866, 1997/00
Hモード遷移閾値に中性粒子密度が与える影響について報告する。これまでに集積された遷移閾値データを用いた解析で充分な精度と信頼性を有する比例則が現在確立されていない主な理由は、幾何寸法依存性と密度依存性の不明瞭性にある。特に密度依存性は、第1壁の粒子補給条件に敏感であることから「重要であるが解明が困難な課題」であると認識されている。我々は、JT-60Uにおける詳細な実験研究の結果、(1)プラズマ周辺部における中性粒子密度が密度依存性を決定すること及び(2)同様の物理機構が低密度遷移限界をも規定していることを初めて明らかにした。この結果は、周辺中性粒子密度の情報を基にこれまで装置依存性が高いと考えられてきた密度依存性を統一的に理解できることを示唆している。また、密度依存性が明確になれば、核融合炉に外挿可能な幾何寸法に関する比例則を確立することが可能になると期待される。
福田 武司; 滝塚 知典; 土屋 勝彦; 鎌田 裕; 永島 圭介; 佐藤 正泰; 竹永 秀信; 石田 真一; 木島 滋; 東島 智; et al.
Nuclear Fusion, 37(9), p.1199 - 1213, 1997/00
被引用回数：39 パーセンタイル：75.91(Physics, Fluids & Plasmas)次期核融合実験炉であるITERでHモード遷移に必要な加熱入力を評価することは緊急の課題となっている。しかしながら、これまでに集積された遷移閾値の実験結果を用いた解析では充分な精度と信頼性を有する比例則が現在確立されていない。その主な理由は、幾何寸法依存性と密度依存性の不明瞭性にあると考えられている。特に密度依存性は、第一壁の粒子補給条件に敏感であることから、重要ではあるが解明が困難な課題であると認識されている。我々は、JT-60Uにおける詳細な実験研究の結果、再現性の有る遷移閾値比例則を確立すると共に、プラズマ周辺部の中性粒子密度が密度依存性に顕著な影響を与えることを初めて定量的に示した。また、同様に周辺中性粒子密度が低密度遷移限界をも規定することを明らかにした。この結果は、周辺中性粒子密度の情報を基に従来装置依存性が高いと考えられてきた密度依存性の統一的理解に資する。
福田 光宏; 奥村 進; 荒川 和夫
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 396(1-2), p.45 - 49, 1997/00
被引用回数：8 パーセンタイル：56.73(Instruments & Instrumentation)大面積均一照射のための新たな円状ビームスキャニング法を開発した。ビームは、標的上で渦巻き状の軌道を描き、連続的な円状照射が可能となる。ビームの走査速度と半径方向の軌道間隔は、粒子密度分布を均一にするため一定に保たれている。ビームスポットの半径方向の位置と走査角振動数は、時間に関して無理関数で表される。二次元的な粒子密度分布を調べるため、シミュレーションプログラムを開発した。半径方向の軌道間隔がビーム径よりも十分に小さい場合には、粒子密度分布の均一性は、最小軌道半径とビーム径の比に完全に依存する。その比が0.3以下の場合に粒子密度分布の均一性は
10%以下に抑えることが可能である。
岡 芳明*; 越塚 誠一*; 岡野 靖*
PNC TY9602 96-001, 133 Pages, 1996/03
高温増殖炉の安全性や経済性を追求するためには、自由液面を有する熱流動問題や液体-構造連成問題などの複雑な事象を高精度で評価することが不可欠である。しかしながら、従来の計算格子を用いる解析手法では、解析領域自体が大きく変形する問題に対して限界がある。そこでここでは、流体の運動を粒子の動きによって解析する「粒子法」の基礎研究を、昨年度に引き続き実施した。今年度は、昨年度に開発した粒子法の計算手法に関して次2点の改良を行なった。第1点は粒子間相互作用モデルの基本となる重み関数の改良で、粒子間距離がゼロの場合に値が無限大になるような関数に変更した。第2点は非圧縮条件の計算法で、粒子数密度の偏差をソース項とする圧力のポアソン方程式を導き、これをICCG法で解くように改良した。これらの改良によって、昨年度と比較して数値安定性が格段に向上し、計算時間も大幅に短縮された。次に、この改良された粒子法(Moving Particle Semi-implicit Method, MPS法)を斜面上で生じる砕波の解析に適用した。斜面に入射された波は、水深が浅くなるに従い波形が急峻になり、やがて砕波する。この時、流体は著しく変形するだけでなく分裂や合体にまで至るので、従来の格子を用いる解析手法では砕波を解析することができなかった。粒子法ではこうした場合でも安定に計算することができ、砕波を再現することができた。また、実験では砕波パラメータにより砕波形式が分類されているが、これについても実験と良く一致した計算結果が得られた。本計算では、境界の壁面を振動させることで波を発生させているが、この振動を非線形波であるクノイド波の解析解に従い、高さ方向で異なる振幅を与えた。これによって、助走区間が短くても解析解に従った入射波を発生することができ、計算量を低減することができた。さらに、浮体を加えた解析も行ない、波の力によって浮体が移動する様子を解析した。このように粒子法では、構造物を変形させながら動かしたり、あるいは流体からの力によって構造物が移動するようなことも容易に解析できることが示された。
木谷 進; 松井 浩; 宇野 清一郎; 村田 幹生; 高田 準一
Journal of Nuclear Science and Technology, 10(9), p.566 - 573, 1973/09
密閉容器内の酸化ナトリウムエアロゾルの挙動をナトリウム冷却型高速炉の安全解析のために研究した。最初にその実験装置および方法を述べている。加熱したナトリウムに空気を吹付けることにより短時間内にエアロゾルを1m
容器内で発生させた。Na
Oとしてのエアロゾル最大濃度は0.05~10g/mの範囲であった。エアロゾル濃度の減少とエアロゾル粒子の床および壁への単位面積当りの沈着を時間とともに測定した。エアロゾルの質量中央径と最大濃度との間には一定の関係があることが見出された。容器内における酸化ナトリウムエアロゾルの挙動を特徴づけるため、エアロゾル粒子の密度および粒子が壁に沈着する境界層厚さを決定した。エアロゾルの初期半減期といくつかの仮定を置いて計算した値との比較を行なった。
