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論文

Comparison of ITER performance predicted by semi-empirical and theory-based transport models

Mukhovatov, V.*; 下村 安夫; Polevoi, A. R.*; 嶋田 道也; 杉原 正芳; Bateman, G.*; Cordey, J. G.*; Kardaun, O. J. F.*; Pereverzev, G. V.*; Voitsekhovich, I.*; et al.

Nuclear Fusion, 43(9), p.942 - 948, 2003/09

 被引用回数:40 パーセンタイル:19.88(Physics, Fluids & Plasmas)

ITER のQの値=(核融合出力)/(補助加熱入力) を3つの異なる方法を用いて予測し比較した。第1の方法は経験的な閉じ込め時間比例則及び規定された輸送係数の分布を用いる。第2のアプローチは規格化パラメータをITERに類似した値に規定した放電に基づく外挿(ITER相似実験)を用いる。第3のアプローチは部分的に理論に基づいた輸送モデルに基づく。プラズマ電流15MA、プラズマ密度がグリーンワルド密度を15%下回る密度の条件ではITERH-98(y,2)比例則によるエネルギ-閉じ込め時間は3.7秒、標準偏差が14%である。第1の方法によってQの範囲を予測すると、補助加熱入力40MWの場合[6-15]である。また、良好なELMy Hモード閉じ込めが得られる範囲で補助加熱入力を最小に設定した場合は[6-30]である。JETにおけるITER相似実験による予測、及び、理論に基づいたモデルによる予測は、閉じ込め時間の経験則による予測と、不確定性の範囲内で一致する。

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:76.38(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

Evaluation of particle and thermal diffusivities in the scrape-off layer plasma in JFT-2M tokamak

上原 和也; 前田 満; 津島 晴*; 雨宮 宏*

Contributions to Plasma Physics (CD-ROM), 42(2-4), p.384 - 388, 2002/04

実験的に得られているトカマク周辺のプラズマパラメーターから電子及びイオンの粒子拡散係数D$$_{perp}$$$$^{(e)}$$,D$$_{perp}$$$$^{(i)}$$や熱拡散係数$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(e)}$$,$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(i)}$$を求めるためのスクレイプオフ層の輸送モデルをさらに発展させ、より精密なものにした。粒子保存の式とエネルギー保存の式が解かれ、今まで無視していた電離と荷電交換損失によるソース項も正確に取り入れた。D$$_{perp}$$$$^{(j)}$$$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(j)}$$(j=e,i)は磁力線に沿った結合長L,イオン温度T$$_{i}$$,電子温度T$$_{e}$$,密度と温度勾配の減衰長$$lambda_{n}$$,$$lambda_{T_{e}}$$,$$lambda_{T_{i}}$$それにマッハ数Mの関数として表現される。JFT-2Mの静電プローブ類でこれらのデータは得られているので、D$$_{perp}$$$$^{(i)}$$$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(j)}$$が正確に求められる。評価の一例として、JFT-2Mで得られているT$$_{i}$$/T$$_{e}$$=2$$sim$$6,M=0.06$$sim$$0.2のパラメーターでは$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(e)}$$$$>$$D$$_{perp}$$$$^{(Bolon)}$$$$>$$$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(i)}$$$$>$$D$$_{perp}$$$$^{(e)}$$$$>$$D$$_{perp}$$$$^{i}$$$$>$$$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(i)neo}$$という結果が得られた。ただし、D$$_{perp}$$$$^{Bolon}$$$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(i)neo}$$は測定点におけるボーム拡散係数と新古典論に基づく拡散係数である。

報告書

界面面積輸送モデルに関する基礎研究,1(委託研究)

三島 嘉一郎*; 中村 秀夫

JAERI-Review 2001-012, 51 Pages, 2001/03

JAERI-Review-2001-012.pdf:2.26MB

原子炉事故時挙動最適評価解析コードの予想精度向上を目的として、二流体モデルに界面面積輸送モデルを組み込み、気液二相流モデルに予測する試みがなされている。しかし本モデルは開発途上のため、依然として多くの理論的考察と実験データの蓄積が必要である。本研究は、界面面積輸送モデルの開発に寄与するため、大口径円管内の多次元的な気液二相流で界面面積分布を測定し、流動特性の把握とデータベースの構築を目指すものである。11年度は、本モデルの開発及び大口径管内気液二相流の特性解明にかかわる研究をレビューした。その結果、1次元的に気泡形状が球形に近い気泡流では、ダブルセンサプローブが良い計測結果を出しているが、スラグ流やプラグ流等の多次元的流動では、界面面積計測法、理論的考察ともに未完成で、開発要素が大きいことを明らかにした。これらの結果を今後の研究計画に反映させる。

論文

The International multi-tokamak profile database

Boucher, D.*; Connor, J. W.*; Houlberg, W. A.*; Turner, M. F.*; Bracco, G.*; Chudnovskiy, A.*; Cordey, J. G.*; Greenwald, M. J.*; Hoang, G. T.*; Hogeweij, G. M. D.*; et al.

Nuclear Fusion, 40(12), p.1955 - 1981, 2000/12

輸送モデルのテストを目的として、多数の代表的なトカマク装置による国際的な分布データベースを構築した。このデータベースを用いることにより、輸送モデルの検証及び将来の装置における予測値を評価することができる。本論文ではデータベースを最大限に活用するため、データの構造、変数の定義及びその一覧、データベースへのアクセス法を詳細に記述した。各トカマク装置からのデータについての簡単な説明も記述した。

論文

ITER物理R&Dの成果,2; 高性能プラズマの閉じ込めと輸送現象

若谷 誠宏*; 大藪 修義*; 小川 雄一*; 鎌田 裕; 滝塚 知典; 東井 和夫*; 波多江 仰紀; 福田 武司; 三浦 幸俊

プラズマ・核融合学会誌, 76(1), p.21 - 40, 2000/01

トカマク核融合実験炉ITERの設計には、その閉じ込め性能を予測することが必要である。現トカマク実験結果をもとにした経験的比例則や、理論的・半経験的に作成された輸送モデルを用いて予測を行っている。この予測をより確かなものにするために、閉じ込めと輸送に関して物理R&Dが行われてきた。この論文は、その成果を報告するものである。閉じ込めのデータベース、Hモード閉じ込め比例則、遷移パワー比例則、輸送モデル、無次元輸送実験、L/H遷移理論、周辺ペデスタル、ELM、高密度Hモード、及び内部輸送障壁について記述する。また、その物性課題とITERとの関連も記述する。

論文

ITER physics basis, 2; Plasma confinement and transport

閉じ込めと輸送・データベースとモデリング専門家グループ

Nuclear Fusion, 39(12), p.2175 - 2249, 1999/00

ITERの設計建設のために、トカマクプラズマの閉じ込めと輸送について物理基準を示した。最初に、輸送の主原因であるプラズマ中の微視的乱流について記述した。閉じ込めと輸送に関する、これまでの主要な実験結果を紹介した。特にHモード等の改善閉じ込めの実験結果を詳しく紹介した。エネルギー閉じ込めの比例則とHモード遷移パワーの比例則を示し、それらを用いてITERの閉じ込め性能と必要加熱パワーの予測を行った。また、1次元輸送モデルについて記述した。実験の分布データと計算結果の比較検査を行いモデルの妥当性を調べるとともに、輸送モデルを用いてITERの性能予測を行った。粒子の輸送と運動量の輸送についても実験結果を紹介した。

論文

Test of canonical profiles and semi-empirical transport models with JT-60U plasmas

Dnestrovskij, Y. N.*; Lysenko, S. E.*; Tarasyan, N. T.*; Polevoi, A. R.*; 滝塚 知典; 白井 浩; 菊池 満

Nuclear Fusion, 39(11Y), p.2089 - 2093, 1999/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:81.69(Physics, Fluids & Plasmas)

カノニカル分布輸送モデル(CPTモデル)及び半経験輸送モデル(SETモデル)の検証を1.5次元輸送コードASTRA並びにJT-60Uプラズマの実験データを用いて行った。CPTモデルは、ある条件の元での熱流束値の分岐及びそれに伴う内部輸送障壁の形成を予測した。SETモデルは、広範囲なプラズマパラメータ領域において、JT-60Uの正磁気シア配位のLモード及びHモードプラズマの密度分布及び温度分布を良く再現した。しかしながら、SETモデルは負磁気シア配位における内部輸送障壁での急峻な密度・温度勾配を再現することはできなかった。

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X$$_{bote}$$、イオン熱拡散係数X$$_{boti}$$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$$_{boti}$$~0.53m$$^{2}$$/s,X$$_{bote}$$~22m$$^{2}$$/s,X$$_{boti}$$~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$$_{bot}$$~1.7m$$^{2}$$/s$$^{,}$$X$$_{bote}$$~19m$$^{2}$$/s,X$$_{boti}$$~5m$$^{2}$$/sという値が得られた。

論文

Validation of 1-D transport and sawtooth models for ITER

Connor, J. W.*; M.Alexander*; Attenberger, S. E.*; G.Bateman*; Boucher, D.*; N.Chudnovskii*; Dnestrovskij, Y. N.*; W.Dorland*; A.Fukuyama*; Hoang, G. T.*; et al.

Fusion Energy 1996, 2, p.935 - 944, 1997/00

局所的輸送モデルとトカマク実験の分布データベースとの比較を行い、モデルの検証をし、ITERの予測に対する適応性を調べた。分布データベースと検証テストの方法について記述するとともに、テスト研究について議論を行った。また、鋸歯状振動のモデルの検証を行った。このモデルを用い、$$alpha$$粒子を含むITERプラズマへの鋸歯状振動の影響を調べた。

論文

ITER forecasts

J.G.Cordey*; 滝塚 知典; 三浦 幸俊; 小川 雄一*; D.Boucher*; J.W.Connor*; O.J.W.F.Kardaun*; F.Ryter*; M.F.Turner*; A.Taroni*; et al.

Science, 275(5298), p.290 - 291, 1997/00

SCIENCE,Vol.274,p.1600に掲載されたJ.Glanz著の、ITERの閉じ込め性能予測に関する批判記事に対し、ITER物理R&D「閉じ込めデータベースとモデリング」専門家グループからの反論を述べるものである。批判の根拠が特定のモデルに基づいて行われており、そのモデルの正当性は現状では認められていない。現在のITER設計に適用されている予測が最も確からしいと考えているが、上記の特定モデルも含め、各種モデルを取入れた予測検討が現在進行している。

論文

「ITER物理R&D」専門家グループの現状と展望,2; 閉じ込めと輸送及びそれに関連するデータベースとモデリング

滝塚 知典; 小川 雄一*; 東井 和夫*; 三浦 幸俊; 森 雅博; 若谷 誠宏*

プラズマ・核融合学会誌, 72(6), p.495 - 504, 1996/00

ITERの工学設計活動において、物理R&Dは重要な役割を担っている。物理R&Dの成果は専門家グループにより集約され、ITER設計に活用されている。「閉じ込めと輸送」及び「閉じ込めのデータベースとモデリング」の2つの専門家グループの活動の現状と展望について報告する。最初にグループの活動目的・作業方針とグループの会議等の活動状況について述べる。次に2つのグループの重要物理課題について概説する。ITERの閉じ込め性能の予測、Hモード閉じ込め比例則、そのITERへの外挿性確認のための比例則実験、Hモード遷移に必要なパワー閾値、輸送モデル・シミュレーションと実験分布データとの比較、ヘリウムの閉じ込め等に関する成果を紹介する。

報告書

A Transport model of ohmically heated tokamaks; Profile consistency revisited

相川 裕史

JAERI-Research 94-037, 24 Pages, 1994/11

JAERI-Research-94-037.pdf:0.68MB

OH-プラズマの新しい輸送モデルが提案されている。それは従来から言われているOH-プラズマ特有のProfile Consistencyという電子温度分布に関する現象をうまく説明できるのみでなく、その他の重要な輸送問題を明確にすることができた。OH-プラズマの熱輸送の鍵を握る熱拡散率は中心部が主に電磁的乱流によるもので支配され、周辺にいくにしたがい静電的乱流が支配的になっている中で、新古典論によるイオンの熱拡散率が分布全体にわたって付加されているというモデルである。このモデルでは電磁的乱流と静電的乱流の支配域の変化が種々の輸送上の面白い現象を説明している。

報告書

腐食メカニズムに基づく炭素鋼オーバーパックの腐食モデル開発(I)

本田 明; 井上 邦博*; 小畑 政道*

PNC-TN8410 93-299, 26 Pages, 1993/12

PNC-TN8410-93-299.pdf:0.81MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分における人工バリアシステムの構成要素であるオーバーパックの腐食挙動を評価するために、腐食メカニズムに基づく腐食挙動評価モデルを開発している。本資料は、現状での炭素鋼オーバーパックの腐食挙動評価モデルの構成と評価例についてまとめたものである。全面腐食については、金属表面での電気化学反応速度と溶存酸素の輸送を考慮したモデルを開発した。このモデルでは皮膜の効果を無視するという保守的な仮定を置いていることから1000年で74mmという過大な腐食量が算定された。また局部腐食が進展しうるのは不動態保持電流以上のカソード電流が酸素還元反応によって供給されうる期間であるとして、局部腐食が進展しうる期間を、ベントナイト中の酸素の輸送に基づき評価した。その結果、局部腐食が実質的に進展しうるのは、ベントナイトが地下水で飽和されるまでの期間と考えられた。開発中の局部腐食進展モデルについては、その構成について示した。

報告書

大気中放射性物質の広域挙動に関する調査研究

池辺 幸正*

PNC-TJ1545 92-005, 51 Pages, 1992/03

PNC-TJ1545-92-005.pdf:1.23MB

大気中の放射性物質の挙動を把握するためには,局地的に発生した成分と同時に,広域で発生した成分を評価する必要がある。この調査研究では,ラドンの広域挙動解明を目的として,次の研究を実施した。まず,日本およびアジア大陸(中国)におけるラドン濃度のレベルや変動について調査を行った。次にラドンの広域輸送モデルに必要な地表面からのラドンの散逸率分布を求める方法について検討を行い,土壌中226Ra含有率から求める方法およびその問題点について述べた。問題点の一つに土壌の乾燥度の影響が挙げられるため,本調査研究では北京および福州において散逸率,226Ra含有率および土壌の含水率の測定を実施した。福州で採られたデータによると,散逸率と含水率の間にきれいな逆相関関係が認められた。最後に,ラドンの広域挙動についてのモデル開発の現状について調査を行い,モデル開発にあたっての問題点を摘出した。

口頭

JT-60Uトロイダル回転プラズマにおけるタングステン輸送の解析

清水 友介*; 藤田 隆明*; 岡本 敦*; 有本 英樹*; 林 伸彦; 星野 一生; 仲野 友英; 本多 充

no journal, , 

捕捉/非捕捉粒子とプラズマの回転に起因する力を考慮して、高Z不純物粒子のピンチモデルを改良した。捕捉粒子のバナナ軌道幅は速度空間において非捕捉粒子との境界付近で最大となり、不純物の価数Zの変化が大きくなるためピンチ速度も最大となる。この速度は、従来モデルの非捕捉粒子の速度より大きい。遠心力により捕捉粒子の割合が大きくなり、従来モデルのようにトロイダル回転とともにピンチ速度が大きくなる傾向は変わらなかった。

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