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論文

Plasma current ramp-up assisted by outer vertical field coils in a high aspect ratio tokamak

御手洗 修*; 芳野 隆治; 牛草 健吉

Nuclear Fusion, 42(10), p.1257 - 1272, 2002/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:31.96(Physics, Fluids & Plasmas)

ITER-FEAT級サイズのトカマク核融合炉において、センターソレノイドなしで非誘導電流駆動,外部加熱,垂直磁場によってプラズマ電流を立ち上げるシナリオについて検討した。100MWの加熱電流駆動パワーと核融合出力500MWの場合,8MA程度までプラズマ電流を立ち上げ可能なことが明らかとなった。さらに、過去に行われたJT-60でのオーミックコイル電流一定時にNBIを入射した実験データを解析したところ、プラズマが加熱され、外側に広がろうとするのを垂直磁場により位置平衡をとる際に供給される磁束によってプラズマ電流が増大することが明らかとなった。以上のようにJT-60の実験結果により、トカマク炉では垂直磁場によりプラズマ電流を駆動できることがわかり、将来の核融合炉の新しい運転シナリオが提示された。

報告書

Solution exploration of plasma initiation and current ramp-up scenario in A-SSTR

Polevoi, A. R.; 西尾 敏; 牛草 健吉

JAERI-Tech 2000-001, p.16 - 0, 2000/01

JAERI-Tech-2000-001.pdf:0.85MB

中心ソレノイドコイルを排除した非誘導電流駆動方式による定常炉、改良型A-SSTRを対象に立ち上げシナリオの検討を実施した。主要な課題は初期プラズマの生成から500kA~1MA(定常プラズマ電流の5~10%)程度までプラズマ電流を立ち上げることの可否である。ソレノイドコイルを排除しても1Vsに満たない僅少の磁束供給は期待できることから、完全非誘導方式による場合と僅少の磁束供給が期待できる場合の両ケースについて立ち上げシナリオの検討を実施した。磁束供給を考慮する場合は4Vを0.1秒間プラズマに与え、3MWのECH予備電離・加熱の条件の下に10ms程度で放射損失バリヤーを乗り越えることが示された。一方、磁束供給がない場合でも初期プラズマの生成が可能であることが示された。この場合、外部から操作できるパラメータは加熱入力パワーのみであるため、立ち上げシナリオの構築は容易ではないが、輸送方程式と条件$$beta_{p}varepsilon<$$1の両方を満足する温度、密度及び電流を刻一刻設定することで初期プラズマの生成シナリオを構築した。この場合もECH予備電離・加熱のパワーは3MWである。双方とも、初期プラズマの生成からプラズマ電流2.0MA程度までECHによって立ち上げる場合の必要となる時間は約2000秒となった。中心ソレノイドコイルがなくてもプラズマの立ち上げは可能であることが示された。

論文

Low electric field (0.08V m$$^{-1}$$) plasma-current start-up in JT-60U

芳野 隆治; 関 正美

Plasma Physics and Controlled Fusion, 39(1), p.205 - 222, 1997/01

 被引用回数:30 パーセンタイル:70.26(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uにおいて、ヘリウム初期ガスとLHRF加熱を併用することにより、0.08V/m$$^{-1}$$(1.7V)の低電圧(低ループ電圧)でのプラズマ着火を達成した。1.5~3.0$$times$$10$$^{-6}$$Torr(2-4$$times$$10$$^{-4}$$Pa)と低い初期ガス圧にもかかわらず、逃走電子は発生していない。LHRF加熱では、初期電離を起こしていないが、放射障壁を通過する時間を短くし、それにつづく30kA以下でのプラズマ電流立上げを安定化した。その結果として、35kAから1MAまで、1.8V以下で、0.2MA/sの電流立上げを実現した。ヘリウム初期ガスは、プラズマ着火電圧を低減するとともに、プラズマ着化を安定化するため、ITERの着火条件を緩和するのに有効である。

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