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論文

SOL-divertor plasma simulations introducing anisotropic temperature with virtual divertor model

東郷 訓*; 滝塚 知典*; 中村 誠; 星野 一生; 小川 雄一*

Journal of Nuclear Materials, 463, p.502 - 505, 2015/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:43.49(Materials Science, Multidisciplinary)

仮想ダイバータモデルと非等方イオン温度を導入した1D SOL-ダイバータプラズマシミュレーションコードを開発した。非等方イオン温度を導入することにより、運動量輸送方程式の2階微分イオン粘性項を排除できた。その結果として、ダイバータ板での境界条件は不要となった。ダイバータとシースを模擬するために、仮想ダイバータモデルを導入した。これは粒子、運動量、エネルギーについての人為的なシンク項として記述する。仮想ダイバータモデルの導入により、数値計算上取り扱いが容易な周期境界条件の適用が可能になった。このモデルを用いて、ボーム条件を満足するようなSOL-ダイバータプラズマをシミュレートすることができた。イオン温度の非等方性の規格化平均自由行程への依存性、Braginskii形式のイオン粘性の妥当性についても調べた。

論文

Multi-machine comparisons of H-mode separatrix densities and edge profile behaviour in the ITPA SOL and Divertor Physics Topical Group

Kallenbach, A.*; 朝倉 伸幸; Kirk, A.*; Korotkov, A.*; Mahdavi, M. A.*; Mossessian, D.*; Porter, G. D.*

Journal of Nuclear Materials, 337-339, p.381 - 385, 2005/03

 被引用回数:47 パーセンタイル:4.24(Materials Science, Multidisciplinary)

ITPA活動で収集した周辺プラズマ分布のデータを利用して、6つのダイバータトカマクの典型的なELMyHモードについて、周辺輸送障壁での電子密度・温度分布,それらの勾配、及び最も急勾配になる領域の幅などに注目し、解析結果をまとめた。特に、セパラトリクスにおける密度は、高密度ダイバータ生成に重要な要因であり、ペデスタルにおける密度との比を比較し0.3-1まで広範囲で異なることがわかった。密度勾配の特性長に関して、中性粒子の密度や荷電交換反応の発生確率などのパラメータを設定し、スケーリングを行った。また、電子温度分布の勾配の特性長と急勾配領域の幅は、装置の主半径の大きさとともに増加することが明らかとなった。

論文

Spectroscopic diagnostics in boundary plasmas

仲野 友英; 藤本 孝*; 後藤 基志*; 畑山 明聖*; 門 信一郎*; 加藤 隆子*; 季村 峯生*; 久保 博孝; 村上 泉*; 大野 哲靖*; et al.

Annual Report of National Institute for Fusion Science; April 2003 - March 2004, P. 414, 2003/10

核融合科学研究所共同研究「境界層プラズマの分光診断」の概要について報告する。本共同研究では研究会形式の作業会を平成15年12月に開催した。研究協力者以外にも学生を含めた聴講者が10人を超え、活発な議論が行われた。講演者はデータ生産,モデリング/解析コード作成及び実験データ解析に携る研究者の3グループに分類され、それぞれの立場から研究の進展状況・課題などがまとめて報告された。各人の研究内容は学術的な観点から有機的に結びつくものであり、参加者においては相互横断的な知見が得られ、関連する原子分子データの必要性が改めて認識された。

論文

Simulation of the effect of plasma flows in DIII-D, JET, and JT-60U

Porter, G. D.*; Rognlien, T. D.*; Rensink, M. E.*; Loarte, A.*; 朝倉 伸幸; 竹永 秀信; Matthews, G.*; Contributors to JET-EFDA Workprogramme*

Journal of Nuclear Materials, 313-316, p.1085 - 1088, 2003/03

 被引用回数:22 パーセンタイル:16.34

周辺プラズマにおけるプラズマ流の方向と速度は、ダイバータにおけるプラズマ粒子束の非対称性や不純物イオンの遮蔽効果に大きく影響し、現在はドリフト運動の寄与が大きいと考えられるようになった。2次元流体プラズマ・シミュレーションコード(UEDGE)にドリフト運動の効果を導入し、DIII-D, JET, JT-60Uの周辺プラズマにおけるプラズマ流を計算した。おもにJT-60UのLモードプラズマをモデル化した計算結果では、ドリフト運動により輸送されるプラズマ粒子束は、磁力線方向に輸送されるSOL流の粒子束よりも大きい。また、プライベート部を内側ダイバータへ輸送される粒子束も大きく、内側ダイバータでの粒子束が大きくなる現象を説明可能である。さらに、炭素イオンの輸送に関して、ドリフト効果を導入し計算した結果、プライベート部を内側ダイバータへ輸送され、内側ダイバータでの炭素量が増加する結果を得た。

論文

Transport model of boundary plasma and evaluation of transport coefficients

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:76.45(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。

論文

第5回若手科学者によるプラズマ研究会

坂本 宜照; 仲野 友英; 大山 直幸

プラズマ・核融合学会誌, 78(5), P. 471, 2002/05

第5回若手科学者によるプラズマ研究会を「周辺プラズマ及びプラズマ・材料相互作用」の主題のもとに、平成14年3月4-6日に日本原子力研究所那珂研究所において開催した。今回の参加者は約30名であり12件の報告が行われた。各発表の概要とサマリーセッションについて報告する。

論文

JFT-2M研究協力検討会

木村 晴行

プラズマ・核融合学会誌, 75(6), p.758 - 759, 1999/06

JFT-2Mの研究活動を促進するとともに、核融合炉を見越したプラズマ理工学研究を推進するため、大学等との研究協力を広く開かれた形態で推進しようという構想があり、平成11年度からその本格的な実施を検討している。そのような状況の下に、平成10年度にJFT-2Mにかかわる委託研究・調査,協力研究を担当した大学等の研究者に出席を依頼し、平成10年度のJFT-2Mにおける実験・研究,委託研究・調査,協力研究の結果のレビューを行うとともに、平成11年度のJFT-2M実験計画や研究協力の進め方につき議論を行った。その概要を報告する。

論文

Measuring method for Mach number in tokamak edge plasma using probes

前田 満*; 上原 和也; 雨宮 宏*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 38(5A), p.2971 - 2972, 1999/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:73.69(Physics, Applied)

トカマク周辺プラズマの流れ(マッハ数)の測定方法を拡張する研究を行った。従来、流れの測定にはマッハプローブが用いられているものの、電子温度≧イオン温度の仮定のもとで、マッハ数を求めることが一般的であった。しかし、近年JFT-2MやTEXTORにおいて、イオンプローブを用いた周辺プラズマの測定では、イオン温度$$>$$電子温度の結果が得られている。本研究においては、これらの点に鑑み、非対称ダブルプローブと、マッハプローブから構成されるプローブを製作して測定を行った。イオン温度と電子温度は非対称ダブルプローブを用いて、マッハ数はマッハプローブの平板が磁力線に平行になった位相での両電極の飽和電流比にイオン温度/電子温度の比を考慮して求めた。その結果、より正確なマッハ数が求められる測定方法が可能となった。

論文

Studies of boundary plasmas and fueling on the JFT-2M

小川 宏明; 三浦 幸俊; 福本 直之*; 長谷川 浩一; 川島 寿人; 前野 勝樹; 永田 正義*; 仙石 盛夫; 柴田 孝俊; 河西 敏; et al.

Journal of Nuclear Materials, 266-269, p.623 - 628, 1999/00

 被引用回数:12 パーセンタイル:30.53

本講演では、JFT-2Mのバッフル板付ダイバータプラズマの特性、ダイバータ板へバイアス電圧を印加した効果及びコンパクトトロイド入射による燃料注入法について発表する。JFT-2Mの閉ダイバータでは、OH加熱時には平均電子密度が2-2.5$$times$$10$$^{19}$$m$$^{-3}$$からデタッチメントが始まるが、完全デタッチメントには至っていない。またバイアス電圧印加により粒子フローを制御し、バッフル効果及びダイバータ特性を著しく向上させることが明らかとなった。さらに新しい燃料供給法としてコンパクトトロイド入射装置を据付け、11月より実験を開始した。初期的な結果ではOHプラズマへの入射で一周電圧、放射損失の低下及び蓄積エネルギーの速い増加などの良好な入射特性が得られた。

論文

Transport model of boundary plasma and estimation of transport coefficients

上原 和也; 津島 晴*; 雨宮 宏*

Czechoslovak Journal of Physics, 48(SUPPL.S2), p.339 - 344, 1998/00

周辺プラズマはコアプラズマとの関連で調べられているが、イオン温度やフロー速度等についてのデータの欠如により、輸送特性の解明には、多くの不鮮明な点があった。JFT-2Mでは、新しく開発された2つのダブルプローブを用いて、周辺プラズマのイオン温度とフロー速度の径方向分布を測定することに成功しているので、これらのデータを用いて、周辺プラズマの輸送モデルを作り、粒子拡散係数$$D_{bot}$$、電子熱拡散係数$$chi$$$$_{bot}$$$$^{(e)}$$、イオン熱拡散係数$$chi$$$$_{bot}$$$$^{(i)}$$を評価することを試みた。その結果、OHプラズマでは、トロイダル磁場、1.25T、安全係数4の条件下で$$D_{bot}$$$$^{(i)}$$ $$simeq$$ 53m$$^{2}$$/s, $$chi$$$$_{bot}$$$$^{(e)}$$ $$simeq$$ 22m$$^{2}$$/s, $$chi$$$$_{bot}$$$$^{(i)}$$ $$simeq$$ 1.9m$$^{2}$$/sが得られ、NBI加熱時(加熱パワー0.3MW)は、同じ条件下で、$$D_{bot}$$ $$simeq$$ 1.7m$$^{2}$$/s, $$chi$$$$_{bot}$$$$^{(e)}$$ $$simeq$$ 19m$$^{2}$$/s, $$chi$$$$_{bot}$$$$^{(i)}$$ $$simeq$$ 5m$$^{2}$$/sという値が得られた。

論文

Simultaneous measurements of plasma flow and ion temperature using the asymmetric double probe

前田 満*; 上原 和也; 雨宮 宏*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 36(11), p.6992 - 6993, 1997/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:65.74(Physics, Applied)

トカマクプラズマの輸送の解明には、周辺プラズマのイオンの振る舞いや流れが重要な鍵を握ると言われている。そのような観点から、周辺プラズマのイオン温度に関する情報と流れの情報を同時に計測することは重要である。今回、非対称ダブルプローブ法を拡張させることにより周辺プラズマのイオン温度とプラズマの流れを同時に計測できるようにした。イオン温度は非対称円筒ダブルプローブを磁場中で回転させ、プローブ円筒軸が磁力線に平行になった位相での両電極のイオン飽和電流の比からイオン温度を求める。プラズマの流れは位相が垂直になった場合のデータを解析することによって求める。このようなイオン温度とプラズマの流れの同時計測は今後周辺プラズマの解明に役立つものと考えられる。

論文

Direct measurement of ion behavior using modified ion sensitive probe in tokamak boundary plasma

上原 和也; 津島 晴*; 雨宮 宏*; JFT-2Mグループ

Journal of the Physical Society of Japan, 66(4), p.921 - 924, 1997/04

 被引用回数:17 パーセンタイル:21.77(Physics, Multidisciplinary)

JFT-2Mトカマクにおける周辺プラズマで、改造型イオンセンシティブプローブを用いて、イオン温度と電子温度及びH$$alpha$$線の同時測定が成功裏に行われた。JFT-2Mの改造型イオンセンシティブプローブは、真空を破ることなく、電子の影響が制御できる障壁の高さを変えることができる。電子温度はイオンセンシティブプローブの電子障壁をラングミュアープローブとして用いることで測定され、イオン温度はイオンセンシティブプローブのイオン電極を用いて測定した。トカマクの周辺では、イオン温度は電子温度より高いという結果が得られ、ダイバータバイアスが印加されている時プラズマの閉じ込めが改善されている時は、イオン電流の減少がH$$alpha$$線の減少と呼応しているという結果が得られた。

論文

Isolation of the improved core confinement from high recycling and radiative boundary in reversed magnetic shear plasmas of JT-60U

伊丹 潔; 芳野 隆治; 朝倉 伸幸; 藤田 隆明; 細金 延幸; 内藤 磨; 東島 智; 木島 滋

Physical Review Letters, 78(7), p.1267 - 1270, 1997/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:33.13(Physics, Multidisciplinary)

JT-60Uの負磁気シア放電において、中心プラズマの輸送障壁内の改善閉じ込め性能を、高粒子リサイクリングかつ高放射冷却の周辺プラズマから隔離できることが初めて実証された。ネオンと水素ガスパフにより周辺プラズマの粒子リサイクリングと放射損失量は増加したが、内部輸送障壁は保持された。抵抗性の電流拡散により輸送障壁の半径は時間とともに縮小したが、輸送障壁上の粒子輸送の改善率(10倍から15倍の)は維持された。

論文

Measurement of the plasma flow using the asymmetric double probe in the JFT-2M tokamak

前田 満*; 上原 和也; 雨宮 宏*

Proc. of 24th European Physical Society Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, 21A, p.709 - 712, 1997/00

トカマク周辺領域では、プラズマ輸送に対してイオン温度は重要な因子となる。われわれはこれまでJFT-2Mにおいて、おもに非対称ダブルプローブ法により周辺プラズマの温度計測を行ってきた結果、イオン温度が電子温度よりも上回ることを明らかにした。本方法は、非対称ダブルプローブを磁場中で回転させプローブ円筒軸が磁力線に平行になった位相での両電極のイオン飽和電流の比からイオン温度を求めるものである。今回、位相が垂直になった場合のデータを解析することによって、周辺プラズマのイオンの流れに関する知見が得られ、プラズマ流速の計測にも適用範囲を拡張できた。このようなプラズマの流れはその程度に依存してイオン輸送や周辺プラズマに影響を与えることが予想され、周辺プラズマの解明に役立つものと考えられる。

論文

Fast reciprocating probe system for local scrape-off layer measurements in front of the lower hybrid launcher on JT-60U

朝倉 伸幸; 辻-飯尾 俊二*; 池田 佳隆; 閨谷 譲; 関 正美

Review of Scientific Instruments, 66(12), p.5428 - 5432, 1995/12

 被引用回数:16 パーセンタイル:21.81(Instruments & Instrumentation)

高周波とプラズマとのカップリングの原理を理解し、核融合炉での高周波駆動用のランチャー(入射装置)を設計するために、スクレイプ・オフ相でのプラズマ(周辺プラズマ)分布の計測は最も重要である。この測定のため、可動静電プローブを製作し、JT-60Uの低域混成波(LH)ランチャーに組み込み、ランチャー前面からセパラトリクス近傍までのプラズマ分布(約12cm)を高空間分解能(1-2mm)で計測した。可動静電プローブは圧力シリンダーとばねを使用し、水平方向に25cmを1.5秒で往復できる。主な測定は約4msの周期の三角波を引加しダブル・プローブ法を用い行った。トリプルプローブ法も行い、前者と良い一致を示し、揺動測定も可能であることを明らかにした。LH波入射中、LHランチャー前面で局所加熱が起きていることも観測し、分布測定として画期的な成果を得た。測定で得た局所密度(7~10$$times$$10$$^{16}$$m$$^{-3}$$)はモデル計算結果(カップリングに必要な密度)と良い一致を示した。

論文

ELM control and boundary plasma modification in the JFT-2M tokamak

玉井 広史; 荘司 昭朗; 三浦 幸俊; 永島 圭介; 川島 寿人; 松田 俊明; 小川 宏明; 前野 勝樹; 山内 俊彦; 上原 和也; et al.

IAEA-CN-60/A1-7, 0, p.137 - 144, 1995/00

エルゴディック磁場によって定常Hモードを制御したとき発生するELMの特徴について、不純物やダイバータへの粒子・熱束の振舞いを明らかにする。また、バイアス印加によるダイバータプラズマ制御に関して、バイアスの加え方によって粒子・熱束が広範に制御できることを示すとともに、その制御機構について考察する。

論文

Improvement of the density limit with an external helical field on JFT-2M tokamak

玉井 広史; 荘司 昭朗; 永島 圭介; 三浦 幸俊; 山内 俊彦; 小川 宏明; 川島 寿人; 松田 俊明; 森 雅博; 居田 克巳*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 220-222, p.365 - 369, 1995/00

 被引用回数:16 パーセンタイル:17.27

JFT-2Mトカマクにおける外部ヘリカル磁場の印加による密度限界の改善を、ヘリカル磁場と周辺プラズマの相互作用という観点から調べた。ヘリカル磁場を加えることによりプラズマ周辺部の放射損失が減少し、密度限界が最大30%増加した。密度限界付近での内部インダクタンスはヘリカル磁場の有無にかかわらずほぼ同じ値まで増加する。ヘリカル磁場を加えるとインダクタンスの増加が遅れるため、ヘリカル磁場のないときの限界を越えて密度を上げることができる。荷電交換再結合放射スペクトルを用いた分光測定によると、ヘリカル磁場を加えると正の径方向電場が形成されており、プラズマ周辺部での電子損失の増大と定性的に一致している。密度限界の改善は、この形成された電場が不純物イオンのプラズマ中への混入を防いで周辺部の放射損失を抑制し、内部インダクタンスの増加を抑えたことによると考えることができる。

論文

Production of a negative radial electric field in tokamak edge plasmas by perpendicularly injected low energy neutral beams

松岡 守; 高村 秀一*

Nuclear Fusion, 33(1), p.161 - 163, 1993/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:78.16(Physics, Fluids & Plasmas)

トロイダル磁場のリップルによる高速イオンのドリフト損失を利用して、トカマク周辺プラズマ内に負の径電場を生成する方法を提案する。この方法で必要となるのは、低エネルギーの水素同位体の中性粒子ビームを磁場に垂直に入射するだけである。この手法によれば、次期核融合装置において特にリップルを大きくすることなく、通常の設計で想定される大きさのリップルだけでShaingとCrumeのL-H遷移理論で与えられる閾値を低パワービーム入射で超えることができると見積られる。

論文

Analysis of the coupling properties of the toroidal antenna array in JFT-2M by a code considering the solid septa

三枝 幹雄; 山本 巧; C.C.Petty*; 吉岡 健*; 数見 秀之*; 川島 寿人; 藤井 常幸; 木村 晴行; 三浦 幸俊; 玉井 広史

Nuclear Fusion, 33(3), p.421 - 434, 1993/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:61.87(Physics, Fluids & Plasmas)

速波加熱用アンテナの解析コードを、速波電流駆動用位相制御型アンテナアレイ用に拡張を行い、JFT-2M用4ループアンテナアレイの結合特性の解析を行った。解析コードは、プラズマ負荷を考慮してアンテナ上の電流分布を変分法により求め、アンテナ間の金属隔壁の効果も含めた上で結合特性の解析が行える。JFT-2Mの速波アンテナアレイの結合特性は、計算結果と良く一致した。その結果、トロイダル方向に高い波数スペクトルを励起しても、周辺が低密度プラズマでは低い波数スペクトルしか結合できず、電流駆動に適したスペクトルを結合させるには、周辺での電子密度を急俊に立ち上げる配位が適している事が判明した。

論文

Interaction between RF and edge plasma during ICRF heating in JT-60

藤井 常幸; 三枝 幹雄; 木村 晴行; 小野 雅之*; 飛田 健次; 根本 正博; 草間 義紀; 関 正美; 森山 伸一; 西谷 健夫; et al.

Fusion Engineering and Design, 12, p.139 - 148, 1990/00

 被引用回数:24 パーセンタイル:10.26

JT-60では、位相制御型2行2列ループアレテナを用いて、第2高調波イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)加熱実験を行っている。このICRF加熱時の高周波(RF)と周波プラズマとの相互作用として、アンテナ-プラズマ結合特性とパラメトリック不安定性について述べる。アンテナ-プラズマ結合抵抗は、これまで、Hモードと呼ばれる閉込めの良い状態のプラズマに対しては、小さくなる結果が得られていたが、JT-60では位相を制御することによって、これを改善できる結果を得た。またその結果の解析を行った。パラメリック不安定性については、2種類のそれを観測し、そのトロイダル磁場強度及びプラズマ電流に対する依存性を調べた。さらに、周辺プラズマがこのパラメトリック不安定性により加熱されていることを示した。

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