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仙石 盛夫
電気学会プラズマ研究会資料 (PST-03-41), p.23 - 26, 2003/09
ITERや将来の核融合炉における定常運転シナリオでは、ブートストラップ電流(自発電流)の全電流に対する割合が十分大きいことが要請される。本講演では、ITERの非誘導定常運転シナリオの解析をもとに、アスペクト比(プラズマ大半径/小半径)の小さい場合にも適用可能なモデルにより、商用炉VECTOR(アスペクト比約2)についてブートストラップ電流と、外部駆動電流の分布を求めて最適化及び駆動電流のアスペクト比依存性を報告する。対象とするプラズマ放電モードは、弱負磁気シアー及び強負磁気シアーの電流ホールが発生している場合を扱った。
井戸村 泰宏
プラズマ・核融合学会誌, 77(6), p.528 - 531, 2001/06
負磁気シアートカマクにおいてはITB(内部輸送障壁)の形成、及び、それに伴う粒子/エネルギー閉じ込めの大幅な改善が観測されている。ITB領域はq_min面付近における急峻な密度/温度勾配に特徴付けられ、しばしば、トロイダル/ポロイダルシアー流が観測される。このような負磁気シアー配位、あるいは、ITBの閉じ込め特性を理解するためにこれまで精力的に理論シミュレーション研究が進められている。本稿では、その中から主に、(1)負磁気シアー配位における微視的不安定性の線形安定性解析,(2)E
Bシアー流による乱流輸送抑制の理論,(3)乱流輸送の非線形シミュレーションに関して、これまでの解析手法の進展、及び、そこから得られている最近の成果を概説している。
藤田 隆明; 鎌田 裕; 石田 真一; 閨谷 譲; 及川 聡洋; 井手 俊介; 竹治 智; 小出 芳彦; 諫山 明彦; 福田 武司; et al.
IAEA-CN-69/EX1/2 (CD-ROM), 8 Pages, 1999/00
JT-60Uの高プラズマ電流(低q)の負磁気シアー放電により高い核融合性能が得られ、熱核融合反応が主となる条件でDT換算核融合エネルギー増倍率1.25を達成した。高性能を得るためには、広い負磁気シアー領域を保ったままで、q
~2の低q領域に到達することが重要であり、その過程においては圧力分布・電流分布の制御により安定性を確保した。排気付W型ダイバータ改造後の実験においては不純物の低減を得て、核融合性能を向上した。Lモード境界の負磁気シアー放電においてはq~2で発生するベータコラプスにより高性能の持続時間が規定されたが、プラズマ回転の制御により内部輸送障壁を一時的に弱めることによりHモード遷移を誘起し、Hモードによる圧力分布の平坦化により低q領域における安定性を向上した。ELM付Hモードの負磁気シアー放電により、高閉じ込めの内部輸送障壁を5.5秒間維持した。
藤田 隆明; 波多江 仰紀; 及川 聡洋; 竹治 智; 白井 浩; 小出 芳彦; 石田 真一; 井手 俊介; 石井 康友; 小関 隆久; et al.
Nuclear Fusion, 38(2), p.207 - 221, 1998/02
被引用回数：64 パーセンタイル：86.61(Physics, Fluids & Plasmas)大きな半径の輸送障壁を保ちつつ、JT-60Uの負磁気シアー放電の運転を低q、高電流領域に拡張し、高い核融合性能を得た。JT-60UにおけるDT換算核融合エネルギー増倍率Q
の記録を更新し、Q=1.05を達成した。qの極小値qの半径のすぐ内側に電子密度、電子温度、イオン温度の急勾配を有する内部輸送障壁を形成することにより大幅な閉じ込め改善が得られた。内部輸送障壁形成後にプラズマ体積や加熱パワーを調整して圧力分布・電流分布を制御しながらプラズマ電流をランプアップすることにより、q~2の低q領域においてプラズマ半径の80%に及ぶ広い負磁気シアー領域を得た。エネルギー閉じ込め時間は、内部輸送障壁の半径とともに、またqの低下とともに増大した。実効的一流体熱拡散係数は、内部輸送障壁において極小値を有する。プラズマの性能は、q~2,
~2で発生するプラズマ崩壊により規定された。
藤田 隆明
プラズマ・核融合学会誌, 73(6), p.549 - 560, 1997/06
負磁気シアー配位は、高ベータ、高閉じ込め、高自発電流割合を満足する高性能で経済的な定常トカマク型核融合炉の可能性があると考えられている。負磁気シアー配位は、主に加熱を行いながらプラズマ電流をランプアップする手法により形成された。負磁気シアー配位における輸送障壁の形成(粒子及びエネルギーの閉じ込めの改善)が様々な装置で観測され、粒子の輸送やイオンの熱輸送は新古典理論で定まる値にまで低減している。一方、電子の熱輸送に関しては、JT-60Uなど明瞭な低減が見られる装置とそうでない装置である。輸送障壁形成の機構の一つとしてExBシアーによる微視的不安定性の安定化が有力視されている。高周波を用いた周辺電流駆動による負磁気シアー配位の生成・維持・制御が実証されている。JT-60Uにおける臨界プラズマ条件の達成など優れた核融合性能が負磁気シアー配位により得られている。
小出 芳彦; JT-60チーム
Physics of Plasmas, 4(5), p.1623 - 1631, 1997/05
被引用回数：76 パーセンタイル：89.99(Physics, Fluids & Plasmas)高効率の定常トカマク炉を実現するためには、高温・高密度プラズマを非誘導電流駆動を安定に定常保持するとともにダイバーターとの整合性を確保する必要がある。本論文では、このような高性能プラズマ達成に向けたJT-60Uの最新成果を述べる。主な成果を以下に列挙する。(1)炉心級プラズマの電流駆動・電流分布制御に不可欠である負イオン源中性粒子ビームの入射に世界で初めて成功した(1.2MW/350keV)。(2)負磁気シアー放電にて、エネルギー閉込め時間1.06秒・等価核融合増倍率0.73に達する高性能プラズマを生成した。更に、この高性能プラズマにNeガスを注入することにより、ダイバータの熱負荷を低減できる可能性を見い出した。(3)プラズマ形状の三角形度を増加させることにより圧力限界が改善することを見い出し、ブートストラップ電流とビーム電流による非誘導完全電流駆動状態を2秒間維持した。
藤田 隆明; 久保 博孝; 杉江 達夫; 伊世井 宣明; 牛草 健吉
Fusion Engineering and Design, 34-35, p.289 - 292, 1997/03
被引用回数：68 パーセンタイル：96.84(Nuclear Science & Technology)電流分布測定のためのMSE(モーショナルシュタルク効果)偏光計をJT-60Uに設置した。偏光計は5本の視線を有し、加熱用中性粒子線から発せられるD
線の
成分を観測する。偏光角の測定はPEM(光弾性変調器)により行う。空間分解能は10cm程度である。本計測法においては窓ガラスによるファラデー回転による偏光角の変化等のためにオフセットが存在し、それを較正する必要がある。較正はプラズマを急速に動かすことにより行い、オフセット量を0.1~0.2度程度の精度で決定した。また高パワーの中性粒子入射加熱を行う時に偏光した背景光が観測されそれが測定に影響することが分かったので、背景光の偏光をモニターする機構を追加し、背景光の影響を補正した。本偏光計によりプラズマ電流のランプダウンや低域混成波電流駆動(LHCD)による電流分布の変化、加熱中の電流ランプアップによる負磁気シアーの生成等を測定した。
藤田 隆明; 井手 俊介; 木村 晴行; 小出 芳彦; 及川 聡洋; 竹治 智; 白井 浩; 小関 隆久; 鎌田 裕; 石田 真一; et al.
Fusion Energy 1996, Vol.1, p.227 - 237, 1997/00
JT-60Uの負磁気シアー放電において、内部輸送障壁の形成による閉じ込め改善が得られた。安全係数が極小となる位置のすぐ内側に明瞭な電子密度・電子温度・イオン温度の急勾配が観測された。この輸送障壁はプラズマ小半径の65%にまで広がり、大きな閉じ込め改善をもたらした。エネルギー閉じ込め時間、プラズマ蓄積エネルギーはプラズマ電流とともに増大し、2.5MAにおいてそれぞれ1.08s、9.56MJに達し、いずれもJT-60Uの最高値を記録した。等価DT核融合エネルギー増倍率においても従来の記録(0.6)を大きく更新する0.8という値を得た。電流ランプアップ中に輸送障壁を形成し高い電子温度を得ることが高電流領域において広い輸送障壁を維持するために有効であった。この閉じ込め改善はイオン温度と電子温度の比が1.4という炉心条件(イオン温度=電子温度)に近い状態で得られており、核融合炉の運転モードとしても適している。
伊丹 潔; 細金 延幸; 朝倉 伸幸; 逆井 章; 木島 滋; 藤田 隆明; 及川 聡洋; 嶋田 道也; 芳野 隆治; JT-60チーム
Fusion Energy 1996, Vol.1, p.385 - 395, 1997/00
JT-60Uの高パワーNBI加熱実験において放射冷却ダイバータ実験を行い、以下の成果を得た。(1)輸送障壁内側に、ピーキングしたプラズマ温度、密度分布を持つ負磁気シアー放電に対して、ネオンと水素ガス及び重水素ガスの注入を行った。水素放電においては、輸送障壁を維持した状態で、ダイバータへ熱及び粒子が流入しなくなるデタッチ状態を1秒間維持した。重水素放電においては、コラプスにより制限されるが、短時間のデタッチ状態をHファクター1.1~1.4と同時に実現した。(2)低リサイクリング状態で生成したELMy H-mode放電において、最大加熱入力=20MWの条件で放射冷却ダイバータを準定常的に維持した。
岸本 泰明; J.Y.Kim*; 福田 武司; 石田 真一; 藤田 隆明; 田島 俊樹*; W.Horton*; J.Furnish*; LeBrun, M. J.*
Fusion Energy 1996, Vol.2, p.581 - 591, 1997/00
トカマクにおけるイオン温度勾配不安定性をはじめとした異常熱輸送に対する弱/負磁気シア及びプラズマのシア回転の効果を、トロイダル粒子シミュレーション手法及び理論手法により調べる。特にシミュレーションにおいて、トロイダル結合効果によってプラズマ中に発生する巨視的なモード構造が、磁気シアが消失する安全係数の最小値の領域において分断され不連続面が形成されることを明らかにした。この不連続面がいわゆるJT-60Uの実験等で観測されている負磁気シア時の内部輸送障壁に対応するものと考えられる。さらにこのような不連続面にシアのあるプラズマ回転が及ぼす影響について、理論・シミュレーションの双方より調べる。
藤田 隆明; JT-60チーム
Plasma Physics and Controlled Fusion, 39(SUPPL.12B), p.B75 - B90, 1997/00
被引用回数：31 パーセンタイル：69.44(Physics, Fluids & Plasmas)定常トカマク型核融合炉の実現のためには、高閉じ込め、高ベータ、高自発電流割合のプラズマを、完全電流駆動及び放射冷却ダイバータの条件で維持する必要がある。JT-60Uではこの目標を達成するための広範囲な研究が行われている。負磁気シアー配位は、高自発電流割合において自然に形成される分布であるので、定常炉の標準的な運転方式と考えられている。JT-60Uの負磁気シアー放電においては、プラズマ電流の増大により大幅な性能の向上を得た。小半径の70%に及ぶ内部輸送障壁の形成により、周辺部がLモードで3倍を超える閉じ込め改善を得た。大きな半径の輸送障壁を保ちつつプラズマ電流を増大し、2.8MAにて等価DTエネルギー増倍率
1を達成した。この高性能放電はqの極小値が2となったときにコラプスするが、自発電流や低域混成波電流駆動により負磁気シアー配位を定常的に維持することにも成功している。
