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論文

Study of global wall saturation mechanisms in long-pulse ELMy H-mode discharges on JT-60U

竹永 秀信; 仲野 友英; 朝倉 伸幸; 久保 博孝; 木島 滋; 清水 勝宏; 都筑 和泰; 正木 圭; 田辺 哲朗*; 井手 俊介; et al.

Nuclear Fusion, 46(3), p.S39 - S48, 2006/03

 被引用回数:16 パーセンタイル:44.22(Physics, Fluids & Plasmas)

長時間放電におけるグローバルな壁飽和機構を解明するために、第一壁での局所的な壁飽和時間を評価した。局所的な壁飽和時間は、第一壁への粒子束とそこでの吸収率及び最大粒子吸収量により評価可能である。第一壁への粒子束は、中性粒子輸送解析コードDEGAS2を用いて評価した。その際、プラズマパラメータは2次元流体ダイバータコードUEDGEで評価した。D$$alpha$$発光強度分布が実験と合うようにDEGAS2で評価した壁へのイオン束と中性粒子束を用いて、壁での吸収率を10%、壁での最大粒子吸収量を1$$times$$10$$^{21}$$m$$^{-2}$$(実験室データをもとに評価)とし、局所的な壁飽和時間を評価した。その結果、ダイバータ領域では1秒以内に壁飽和に達していることが明らかになった。また、バッフル板は10秒程度、主プラズマまわりの壁は100秒程度で壁飽和に達すると評価された。バッフル板での粒子吸収は、10秒程度の時間スケールでグローバルな壁飽和が観測された実験結果と関連していると考えられる。一方、主プラズマまわりの壁での粒子吸収は、放電を繰り返すことによりグローバルな壁飽和状態に近づいていくことと関連していると考えられる。これらの結果をもとに、動的な粒子吸収特性を示す領域と静的な特性を示す領域によりグローバルな壁飽和が起こるというモデルを提唱した。

報告書

Design of micro-fission chambers for ITER low power operations

西谷 健夫; 山内 通則*; 泉 幹雄*; 草間 義紀

JAERI-Tech 2005-047, 34 Pages, 2005/09

JAERI-Tech-2005-047.pdf:6.75MB

ITERにおいてマイクロフィッションチェンバーは核融合出力を測定する重要な計測装置の一つである。マイクロフィッションチェンバーは真空容器内に取り付けられるため、高真空及び高温環境下で動作する必要がある。また核発熱とその除熱方法も考慮する必要がある。これまで、ITERの高出力運転用のマイクロフィッションチェンバーの設計開発を行ってきたが、今回は低出力運転用のマイクロフィッションチェンバーの設計を実施した。検出器は狭いギャップ内に取り付ける必要性から、全酸化ウラン量を1gになるようにマイクロフィッションチェンバーを並べて1つの検出器とする方式を提案した。12mm径と6mm径の2種類のマイクロフィッションチェンバーを基本要素とする、束型検出器を設計した。核発熱はMCNPコードによって評価した。熱輸送解析の結果、真空容器への熱伝達のみで検出器温度は250$$^{circ}$$C以下にできることを明らかにした。

論文

Effects of long time scale variation of plasma wall interactions on particle control in JT-60U

竹永 秀信; 仲野 友英; 朝倉 伸幸; 久保 博孝; 木島 滋; 清水 勝宏; 都筑 和泰; 井手 俊介; 藤田 隆明

Proceedings of 4th IAEA Technical Meeting on Steady-State Operation of Magnetic Fusion Devices and MHD of Advanced Scenarios (Internet), 8 Pages, 2005/02

長時間放電における壁飽和時間を評価するために、中性粒子輸送解析コードDEGAS2を用いて壁への粒子束を評価した。その際、プラズマパラメータは2次元流体ダイバータコードUEDGEで評価した。ダイバータ部のD$$alpha$$発光強度はUEDGEで求めたダイバータ板への粒子束で説明可能であるが、外側バッフル板近傍と主プラズマまわりのD$$alpha$$発光強度を説明するためには、外側バッフル板と主プラズマまわりの壁での粒子ソース(全体の6%程度)を考慮する必要がある。D$$alpha$$発光強度分布が合うようにDEGAS2で評価した壁へのイオン束と中性粒子束から壁飽和時間を評価した。ここでは、イオンと中性粒子の壁での吸収率は10%とし、壁での単位面積あたりの吸収量は実験室データをもとに1$$times$$10$$^{21}$$m$$^{-2}$$と仮定した。ダイバータ領域では1秒以内に壁飽和に達している。バッフル板では、10秒程度、主プラズマまわりの壁で100秒程度と評価される。この結果は、10秒程度の時間スケールで4$$times$$10$$^{22}$$個の粒子吸収で壁飽和が観測された実験結果と矛盾しない。また、主プラズマまわりの壁での粒子吸収は、放電を繰り返すことにより壁飽和状態に近づいていくことと関連していると考えられる。

論文

熱輸送解析

白井 浩

プラズマ・核融合学会誌, 79(7), p.691 - 705, 2003/07

エネルギーバランスの式に基づいたトロイダルプラズマにおける熱輸送解析及び熱輸送シミュレーションの手法をまとめた。ジュール加熱,NBI加熱,RF加熱,$$alpha$$加熱の概要を説明した。エネルギー損失機構の中で、熱伝導損失と放射損失は、それぞれプラズマ中央部及び周辺部において支配的である。トカマクにおいてによって生じる異常輸送は新古典輸送よりもはるかに大きい。輸送を増加させるその他のメカニズムである鋸歯状振動及び磁気島形成についても示す。

報告書

Dynamic behavior of transport in normal and reversed shear plasmas with internal barriers in JT-60U

Neudatchin, S. V.; 滝塚 知典; 白井 浩; 藤田 隆明; 諫山 明彦; 鎌田 裕; 小出 芳彦; Dnestrovskij, Y. N.*

JAERI-Research 2001-056, 32 Pages, 2001/12

JAERI-Research-2001-056.pdf:1.31MB

JT-60U中の内部輸送障壁(ITB)を持つ正及び負磁気シアプラズマ中の速い時間スケールとゆっくりした時間スケールの時間発展を調べた。弱いITBにおいて時間的に急激で空間的に広がりのある変動が、電子とイオンの熱拡散係数$$chi$$に生じる。強いITBを持つ負磁気シア(RS)プラズマ中では、$$chi$$の変動はITBの足部近傍に局在化する。さまざまなRSプラズマにおいて、安全係数がほぼ最小になるところで熱流束の変動が最大となる。$$chi$$の急変及び鋸歯的崩壊によって誘起される熱パルス伝搬を解析し、強いITB領域内では$$chi$$の値は小さく熱ピンチはないことを確かめた。また、ELMで引き起こされるH-L遷移時とその回後のL-H遷移時の$$chi$$の急激変動は、RSプラズマの弱いITB領域より内側の負シア領域にわたって非局在的に起きる。

報告書

ITER-FEATにおけるタングステン不純物の輸送解析

村上 好樹*; 天野 恒雄*; 清水 勝宏; 嶋田 道也; 小川 雄一*

JAERI-Research 2001-049, 58 Pages, 2001/11

JAERI-Research-2001-049.pdf:3.11MB

1.5次元輸送コードTOTALに任意アスペクト比及び衝突周波数での不純物の新古典粒子束を計算できるコードNCLASSを結合し、ITER-FEATプラズマ中での高Z不純物の挙動を解析した。種々の密度分布に対して、タングステン原子分布及び線輻射パワーを評価した。密度分布が平坦で温度勾配による遮蔽が効果的な場合には全線輻射パワーはコロナ・モデルの1/2程度になることがわかった。核融合出力が700MW(Q=10)の場合、プラズマ性能を大きく劣化させることなくプラズマ境界でのタングステン密度7$$times$$10$$^{15}$$/m$$^{3}$$(電子密度の0.01%,Zettの増加が0.39)程度まで許容可能で、このときの線輻射パワーは約90MWになる。この値は制動放射等を含めると全加熱パワーの半分以上になり、ダイバータ部流入パワーが大幅に低下でき、ITER-FEATにおける高出力運転の可能性を示している。

報告書

Analysis of internal transport barrier heat diffusivity from heat pulse propagation created by abrupt variation of diffusivity in JT-60U reverse shear plasmas

Neudatchin, S. V.; 滝塚 知典; 白井 浩; 藤田 隆明; 諫山 明彦; 小出 芳彦; 鎌田 裕

JAERI-Research 99-063, p.38 - 0, 1999/11

JAERI-Research-99-063.pdf:1.7MB

JT-60U中の負磁気シアプラズマにおいて、熱パルス伝搬の新しい発生源を発見した。熱拡散係数の急激な変動(事象)が熱パルス伝搬を引き起こす。この事象により急激な電子温度上昇(~20keV/s)が局所的(~4cm)に発生すると、その後時間が進むに従って、上昇した温度の変動が内部輸送障壁領域をゆっくりと拡散的に拡がっていく。この熱パルス伝搬を解析的・数値的に研究した。約8cm幅の領域において、電子の熱拡散係数は、約0.1m$$^{2}$$/sと小さくなっていることがわかった。この領域は磁気シアが正になっているところまで含んでいる。イオンの熱パルス伝搬も解析し、イオン熱拡散係数も電子と同様に小さくなっていることを示した。さらに、内部輸送障壁領域中には電子もイオンもともに熱ピンチは存在しないことを明らかにした。

論文

1995年米国物理学会プラズマ物理分科会報告

木村 晴行

プラズマ・核融合学会誌, 72(2), p.170 - 171, 1996/02

1995年11月6日-10日に開催された米国物理学会プラズマ物理分科会の報告を行う。米国の磁気核融合開発予算の削減があったものの、全体の発表件数は前回並みであった。磁場閉じ込め核融合関係ではトカマクにおける反転磁気シアが話題の中心であった。TFTR、DIII-D、JT-60U等から反転磁気シアによる閉込めの改善、輸送解析、MHD安定性解析、非誘導電流分布制御による維持等、多くの発表があり、トカマクの性能向上に新しい展開が見られた。(概要及び磁場閉じ込め核融合分野の執筆を分担)

報告書

Recent results of H-mode confinement study in JT-60U; April-September, 1995

JT-60UHモード研究グループ

JAERI-Research 95-075, 64 Pages, 1995/11

JAERI-Research-95-075.pdf:1.93MB

熱核融合炉実現のためにはエネルギー閉じ込め性能の改善が最重要課題の一つである。ITERではELMy Hモードを主要運転モードと考えている。ITER工学設計においてHモード特性に関し解明されていない問題点があり、これをITER物理R&Dとして研究を進めることが要求されている。この要求に応えるために行ってきたJT-60UにおけるHモード閉じ込めの研究の最近(1995年4月-9月)の成果をこの報告集にまとめた。高イオン温度Hモードの閉じ込め比例則、輸送特性の時間的挙動、無次元輸送実験、Hモード遷移に関する研究(パワー閾値比例則、周辺プラズマ物理量のパラメータ依存性、中性粒子の影響、H-Lバック遷移)、およびELMの発生条件についての研究結果が示されている。

論文

Non-dimensional transport scaling and its correlation with local transport properties in JT-60U plasmas

白井 浩; 滝塚 知典; 菊池 満; 森 雅博; 西谷 健夫; 石田 真一; 鎌田 裕; 佐藤 正泰; 伊世井 宣明; 小出 芳彦; et al.

IAEA-CN-60/A2-17, 0, p.355 - 364, 1995/00

JT-60のジュール加熱及び中性粒子入射(NBI)加熱プラズマのデータを用い、無次元変数の関数形で蓄積エネルギーの熱化成分の比例則を確立した。その結果熱輸送比例則はボーム則とジャイロボーム則の中間になった。局所熱輸送解析の結果から、Lモードプラズマにおけるイオンの熱拡散係数はプラズマ電流、吸収パワーに強く依存し、電子の熱拡散係数はこれらにはほとんど依存しなかった。高$$beta$$$$_{P}$$モードプラズマにおけるエネルギー閉じ込め時間の改善はイオン熱拡散係数の軽減によるもので、電子の熱拡散係数はLモードプラズマと同程度だった。高$$beta$$$$_{P}$$モードプラズマにおいてNBI加熱中での蓄積エネルギーの熱化成分の改善(Lモードプラズマの蓄積エネルギー比例則との比較)は、最初はプラズマ中心部で、次にプラズマ周辺部で起こる。

論文

Experimental determination of non-diffusive toroidal momentum flux in JT-60U

永島 圭介; 小出 芳彦; 白井 浩

Nuclear Fusion, 34(3), p.449 - 454, 1994/00

 被引用回数:66 パーセンタイル:3.16(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uにおいて、中心及び周辺入射の接線中性粒子加熱ビームを用いてトロイダル方向の運動量輸送を調べる実験を行った。運動量束が拡散的と仮定して定常状態における運動量バランスを解析することにより、中心及び周辺入射の二ケースにおける運動量拡散係数の空間分布が極めて異なることが明らかになった。さらに、入射ビームを変動させることにより、トロイダル運動量についての非定常輸送解析を行った。この結果、トロイダル運動量束は大きな非拡散項を持つことが判明し、定常輸送解析で得られた拡散係数の空間分布の差異が非拡散的な運動量束の存在によるものであることが明らかになった。

報告書

Simple divertor model for transport analysis based on experimental data

清水 勝宏; 嶋田 道也; 滝塚 知典

JAERI-M 91-161, 23 Pages, 1991/10

JAERI-M-91-161.pdf:0.66MB

実験データに基づいてダイバータ及びスクレイプ・オフ層の輸送解析を行なうために、簡易ダイバータプラズマを開発した。磁力線を横切る拡散は、磁力線方向の流れに対して、その効果は小さいので、磁力線方向1次元の流体方程式を数値的に解く。従来のダイバータコードと異なり、境界条件として、ダイバータプレートでのプラズマパラメータ(それは、ラングミュアー・プローブで測定される。)を固定する。中性粒子の輸送は、実平衡配位と壁の幾何形状を含むモンテカルロコードによって、2次元で扱う。プラズマと中性粒子との相互作用は、繰り返し計算によって、コンシステントに解く。従来のダイバータコードに比べて、著しく計算時間が短縮され、ダイバータ輸送を系統的に解析する事が可能となった。このモデルをJT-60Uの初期ジュール加熱プラズマに適用し、主プラズマの粒子閉じ込め時間、スクレイプ層での熱拡散係数を評価した。

報告書

Ion temperature profile analysis of JT-60 plasma with ion temperature gradient mode

白井 浩; 平山 俊雄; 安積 正史

JAERI-M 91-018, 36 Pages, 1991/02

JAERI-M-91-018.pdf:1.0MB

イオン温度勾配不安定性理論にもとづくイオン熱拡散係数を用いて、中性粒子入射加熱時におけるJT-60プラズマのイオン温度分布を解析し、実験結果との比較を行なった。計算された理論予測値は、JT-60Lモード放電の広いパラメータ領域で実験値と良い一致を示している。これに対して、高イオン温度放電での解析では、計算値は実験結果ほどピークした分布を示さなかった。

報告書

大型計算機によるJFT-2M実験データ解析システムの開発

松田 俊明; 雨貝 彰*; 須田 修司*; 前村 克己*; 畑 健一郎*

JAERI-M 90-201, 24 Pages, 1990/11

JAERI-M-90-201.pdf:0.76MB

JFT-2Mのデータ処理システムであるモニター信号処理システムの実験データを富士通大型計算機上で解析するためのソフトウェアシステムを開発した。この開発により、モニター信号処理システムの負荷を軽減し全体としての負荷分散を実現すると共に、実験データを利用しての大規模な平衡計算、輸送解析コードの利用が可能になり、又、統計解析パッケージSAS等によるデータ解析が可能となった。

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