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論文

Fast dynamics of type I ELMs and transport of the ELM pulse in JT-60U

大山 直幸; 朝倉 伸幸; Chankin, A. V.; 及川 聡洋; 杉原 正芳; 竹永 秀信; 伊丹 潔; 三浦 幸俊; 鎌田 裕; 篠原 孝司; et al.

Nuclear Fusion, 44(5), p.582 - 592, 2004/05

 被引用回数:46 パーセンタイル:80.39(Physics, Fluids & Plasmas)

ELMによるペデスタル崩壊の物理機構を理解することは、ELMに伴う瞬間的な熱・粒子パルスによるダイバータ板の損傷を防ぐために重要である。このようなELM研究を行うため、マイクロ波反射計,FIR干渉計,D$$alpha$$線計測,磁気プローブ等の高時間分解を持つ計測器を組合せ、ELMにより密度分布が崩壊していく過程を詳細に計測した。その結果、ELMによる密度ペデスタルの崩壊が、前兆振動フェーズ,崩壊フェーズ,回復フェーズ,緩和フェーズの大きく4つに分けられること及びそれらの時間スケールを明らかにするとともに、崩壊が弱磁場側赤道面近傍に局在化していることを示した。ELMにより吐き出された熱・粒子について、スクレイプオフ層を観測する2本のマッハプローブとダイバータ領域を観測する高速赤外カメラにより計測した。弱磁場側赤道面とX点の2か所のプローブ間でイオン飽和電流のピークの時間が異なっており、この時間遅れはスクレイプオフ層を磁力線に沿って粒子が移動する時間と同程度である。また、ダイバータ板への瞬間的な熱負荷の時間幅は、X点プローブのイオン飽和電流が増加している時間と対応する。これらのことから、ELMによる熱負荷の主な部分は対流的な輸送によりダイバータ板へ到達するものと考えられる。

報告書

FEMAG/OFMCコードを使用したフェライト鋼によるリップル補正磁場中の高速イオン損失計算

浦田 一宏*; 篠原 孝司; 鈴木 正信*; 鎌田 功*

JAERI-Data/Code 2004-007, 45 Pages, 2004/03

JAERI-Data-Code-2004-007.pdf:5.63MB

トカマク型核融合装置では、離散的トロイダル磁場コイル(TFC)のつくるトロイダル磁場にリップルが存在して高速イオンの損失を招き、真空容器の損傷につながる。近年、強磁性体を用いてリップル損失を低減する手法が提案され、低放射化,高熱伝導率特性を併せ持った低放射化フェライト鋼の核融合炉への導入が検討されている。しかし実際の装置では、他機器との干渉のため、リップル低減に効果的なトロイダル対称性を持ったフェライトの設置が困難となる場合がある。また損失境界である第一壁形状がトロイダル対称性を持たない場合がある。このような理由から実機に即したリップル補正磁場中の高速イオン損失計算を行うためには、トロイダル非対称性を取り扱えることが望ましい。そこで、フェライト鋼によるリップル補正磁場を計算するFEMAG(FErrite generating MAGnetic field)コードの開発を進め、トロイダル非対称の場合でも全トーラス磁場の計算を高速で行えるようにした。さらにこの磁場データを基礎として、高速イオン損失を計算する軌道追跡モンテカルロコードOFMC(Orbit Following Monte Carlo)をトロイダル非対称性が取り扱えるように改良した。FEMAG/OFMCコードの使用方法,JFT-2M装置による実験結果の解析評価とトカマク国内重点化装置の設計検討への適用について報告する。

論文

Asymmetry of collapse of density pedestal by type I ELM on JT-60U

大山 直幸; 三浦 幸俊; Chankin, A. V.; 竹永 秀信; 朝倉 伸幸; 鎌田 裕; 及川 聡洋; 篠原 孝司; 竹治 智

Nuclear Fusion, 43(10), p.1250 - 1257, 2003/10

 被引用回数:16 パーセンタイル:46.58(Physics, Fluids & Plasmas)

反射計によるtype I ELMの詳細測定の結果、ELMによる密度ペデスタルの崩壊はプラズマの弱磁場側に局在化していることが予想された。そこで、反射計とFIR干渉計を用いてプラズマの弱磁場側と強磁場側の同時密度計測を行い、ポロイダル非対称性を確認する実験を行った。反射計の位相変化から評価した弱磁場側反射層の変位は約5cmであった。この変位に対応する強磁場側干渉計の密度変化を評価したところ$$0.67times10^{19} m^{-2}$$と見積もられたが、実際の観測では強磁場側における密度変化は観測されていない。つまり、ELMによる密度ペデスタルの崩壊は弱磁場側に局在化していることを示している。また、ELMに伴う周辺部密度増加の詳細を調べるため、プラズマを水平方向に動かした時の密度変化を測定した。その結果、強磁場側ではELMによる密度の吐き出しは観測されない、つまり強磁場側の密度ペデスタルは壊れていないことを確認するとともに、周辺部干渉計で観測された線積分密度の増加はスクレイプオフ層とペデスタル部における密度増加が支配的であることを明らかにした。

報告書

Extended calculations of OECD/NEA phase II-C burnup credit criticality benchmark problem for PWR spent fuel transport cask by using MCNP-4B2 code and JENDL-3.2 library

黒石 武; Hoang, A.; 野村 靖; 奥野 浩

JAERI-Tech 2003-021, 60 Pages, 2003/03

JAERI-Tech-2003-021.pdf:4.56MB

OECD/NEAベンチマーク問題II-Cにおいて提案されたPWR使用済み燃料輸送容器を対象に、軸方向燃焼度分布の非対称性による反応度効果について研究した。炉内中性子束測定に基づき、軸方向燃焼度分布は21の組成領域で模擬される。連続エネルギーモンテカルロコードMCNP-4B2と核データライブラリーJENDL-3.2を用いて、3次元モデルの臨界計算を実施した。アクチニドと核分裂生成物を考慮する手法に加え、アクチニドのみ考慮する手法についても実施した。計算の結果、燃焼度A.O.の増加に伴って、実効増倍率及び端部効果はほぼ直線的に増加することが示された。また、より高い燃焼度に対して、燃焼度分布非対称性の端部効果への感度はより高い。軸方向分布を持つ燃焼度に対して、核分裂源分布は、燃料下端部より燃焼度の低い上端部に向かってピークがシフトするという強非対称になった。さらに、平均燃焼度の増加に伴って、核分裂源分布のピークはより高くなった。実測値から得られた最も非対称性の強い軸方向燃焼度分布を用いてアクチニドと核分裂生成物を考慮する手法に基づく実効増倍率計算結果と比較することより、一様燃焼度分布を仮定したアクチニドのみ考慮する手法の保守性を定量的に評価することができる。

論文

Asymmetry of dense divertor plasmas influenced by thermoelectric potential and charge-exchange momentum loss

林 伸彦; 滝塚 知典; 細川 哲成*; 清水 勝宏

Journal of Nuclear Materials, 313-316(1-3), p.1041 - 1045, 2003/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:19.06(Materials Science, Multidisciplinary)

熱電ポテンシャルと荷電交換運動量損失を考慮した高密度ダイバータプラズマの非対称性を、5点モデルを用いて解析した。ダイバータプラズマの温度が10eV以下になると運動量損失が大きくなる。非対称な平衡の低温側ダイバータでは、プレシース電位が運動量損失によって高くなり、熱電ポテンシャルの低下を補う。プレシース電位の変化により、運動量損失は熱電不安定性を安定化させる働きがあり、非対称性を弱める。平衡の分岐構造のために、一方のダイバータプラズマでリサイクリングを増加させ温度を下げるためには、もう片方のダイバータプラズマを高リサイクリングにさせ運動量損失を増加させると効果的に温度を下げられる。

論文

磁力線に沿った運動が関与する非局所輸送

滝塚 知典; 北條 仁士*; 羽鳥 尹承*

プラズマ・核融合学会誌, 78(9), p.857 - 912, 2002/09

磁場閉じ込めプラズマ中の磁力線に沿った輸送について概説する。無衝突及び衝突拡散的輸送について比較する。その速い輸送のために、磁力線方向のプラズマの性質は非局所的に振る舞いやすい。トカマク中のスクレイプオフ層とダイバータプラズマの非局所的現象の一つを紹介する。その磁力線方向に形成される非対称性はスクレイプ層の電流に関連する熱電不安定性に起因する。MARFEと呼ばれる局所的な現象は強い放射冷却により作られる。磁力線方向に非局所的で磁力線垂直方向に局所的構造を持つスネークはトカマクの中心プラズマに生じている。ミラープラズマにおけるミラー端からの軸方向損失について紹介する。特にピチ角散乱によるロスコーンへの落下及び磁気モーメント断熱性の破れによる損失が非局所的な軸方向輸送に関連することを述べる。

論文

Thermoelectric instability in externally induced asymmetric divertor plasmas

林 伸彦; 滝塚 知典; 清水 勝宏

Contributions to Plasma Physics, 40(3-4), p.387 - 392, 2000/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:7.86(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマクダイバータにおいて、バイアスとリサイクリングにより外部から誘起されたダイバータプラズマ非対称性を考慮して、熱電不安定性を解析した。スクレイプオフ層(SOL)とダイバータプラズマの平衡と安定性を、5点モデルを用いて調べた。ダイバータプラズマの放射損失が小さい場合は、1つの安定な平衡が存在した。一方、放射損失が大きい場合には、1つの不安定な平衡と2つの安定な平衡が存在した。SOL電流が小さい不安定な平衡では、熱電不安定性が起こる。外部から誘起された非対称が大きくなると、1つの安定な平衡だけが残り、ほかの平衡は消失する。残った平衡では、外部誘起された非対称がSOL電流を増大させ、熱電不安定性は起こらない。

論文

Numerical analysis of thermoelectric instability in tokamak divertor

林 伸彦*; 滝塚 知典; 畑山 明聖*; 小笠原 正忠*

Journal of Nuclear Materials, 266-269, p.526 - 531, 1999/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:28.76(Materials Science, Multidisciplinary)

トカマクダイバータにおける熱電不安定性を、ダイバータ5点モデルを用いて数値的に調べた。熱電不安定性はSOL電流によって引き起こされる熱的不安定性である。解析した結果、ダイバータプラズマの温度がある温度以下になると、ダイバータプラズマの対称な平衡は熱電不安定性により不安定になる。この時、安定な非対称平衡が存在した。SOL電流が熱電不安定性を引き起こすとともに、ダイバータ非対称性を自発的に引き起こすことを示した。非対称平衡では、SOL電流はダイバータプラズマの温度が高い側から低い側に流れ、ダイバータ板に入射する熱流速は温度の高い側の方が低い側に比べて大きい。熱流速の非対称性は、高リサイクリングで低加熱パワーの場合に大きくなる。

論文

Analysis of biasing induced divertor asymmetry using a five-point model

林 伸彦*; 滝塚 知典; 畑山 明聖*; 小笠原 正忠*

Journal of the Physical Society of Japan, 66(12), p.3815 - 3825, 1997/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:47.63(Physics, Multidisciplinary)

ダイバータバイアスによって誘起されるダイバータ内外非対称性を調べるために、トカマクのスクレイプオフとダイバータプラズマを模擬した5点モデルを開発した。非対称性に対するダイバータバイアスの効果を、ダイバータプラズマが低リサイクリングと高リサイクリングな状態で調べた。低リサイクリングなプラズマでは、バイアスは非対象性に対してほとんど効果がない。一方、高リサイクリングなプラズマでは、バイアスは非対称性を制御することがわかった。その傾向として、ダイバータプラズマは陰極側に比べ陽極側でより高密度・低温になる。

報告書

Effect of ion $$nabla$$B drift direction on ripple-induced fast ion loss in JT-60U

磯部 光孝*; 飛田 健次; 西谷 健夫; 草間 義紀; 笹尾 真実子*

JAERI-Research 96-005, 11 Pages, 1996/02

JAERI-Research-96-005.pdf:0.46MB

JT-60Uの上下非対称なリップル井戸領域を持つ配位において、トロイダル磁場の向きを変えることにより、イオン$$nabla$$Bドリフト方向の違いが高速イオンのリップル損失に与える影響を調べた。高速イオンの損失は、短パルスの重水素中性粒子ビーム(90keV)停止後の中性子発生率の減衰時間から評価した。イオンの$$nabla$$Bドリフト方向が上向きの場合と下向きの場合の中性子減衰時間を比較した結果、有意な差は現れなかった。磁場リップル井戸が上下非対称な配位において、高速イオンのリップル損失はイオン$$nabla$$Bドリフト方向に依存しないことがわかった。

論文

Systematics for (n,p) excitation functions in the neutron energy between 13.3 and 15.0MeV

春日井 好己; 池田 裕二郎; 山本 洋*; 河出 清*

Annals of Nuclear Energy, 23(18), p.1429 - 1444, 1996/00

 被引用回数:24 パーセンタイル:86.77(Nuclear Science & Technology)

13.3から15.0MeVにおける(n,p)反応の励起関数の系統性を調べ、質量数が18から188までの標的核について、14.0MeVでの断面積および傾きを表す経験式を提案した。式の導出には、原研FNS及び名大グループが系統的に測定したデータを用いた。14.0MeVでの断面積についての本経験式は、過去に提案された標的核の質量数が18から188までを対象とした式の中で最も精度の高い結果を与えた。励起関数の傾きの系統性については本研究が初めての試みである。本研究により励起関数の相対的な傾きが標的核の非対称度、反応のしきい値及びクーロン障壁に依存することが明らかになった。経験式を用いて求めた推定値と測定値を比較すると、70%の測定値が$$pm$$20%の精度で推定値と一致し、推定値は十分な精度であることが示された。

論文

Plasma confinement in toroidal ringless quadrupole

安積 正史; 毛利 明博*

Phys.Lett.,A, 42(1), p.81 - 82, 1972/01

トロイダル・トーサトロン磁場では、垂直磁場を調整する事により、リングレス・クワドルポール型の磁場配位を作り出す事が出来る。本論文は、この磁場配位におけるプラズマ閉じ込めを、名大プラズマ研における装置「SPAC-I」を用いて実験的に調べたものである。プラズマは、2.45GHzECRH(アルゴンガス)で作られた。電子温度及び密度は、それぞれ4eV及び~10$$^{8}$$cm$$^{-}$$$$^{3}$$。実験の結果、磁場配位そのものは、トーラス面に対して上下対称であるにもかかわらず、プラズマの密度分布、及びフローティング・ポテンシャル分布が共に上下非対称となる事が明らかになった。これは、内部セパラトリックスにおいて回転変換角が0になる為、トロイダル・ドリフトによる荷電分離を中和する事が出来ずに、上下いずれかのプラズマが、トーラス外側にドリフトしてしまう為である。ダブレット型の磁場配位においても電流が十分立ち上がらない段階では、同様の現象が起る事が予想される。

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