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論文

Fokker-Planck simulation of runaway electron generation in tokamak disruptions

奴賀 秀男; 松山 顕之; 矢木 雅敏; 福山 淳*

Plasma and Fusion Research (Internet), 10, p.1203006_1 - 1203006_2, 2015/01

The runaway electron generation during tokamak disruptions is investigated by kinetic simulations. Three dimensional Fokker-Planck simulations (2D in momentum space and 1D in radial direction) are carried out with various values of $$tau_q$$ and the results are compared with the previous simulation results that use runaway generation rate derived by Conner and Hastie. From the simulation results, It is pointed out that the importance of the hot-tail effect for the description of the runaway electron generation mechanism with fast thermal quench.

論文

Spectrum analysis of three-body recombination rates for no-Maxwellian electron distributions under ultra-fast laser irradiation

山極 満; Koga, J. K.; 匂坂 明人*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 32(12), p.2881 - 2887, 1999/00

三体再結合率の計算手続に関して、各速度の電子の寄与がより明らかとなるような再定式化を行い、超高速レーザー照射下における電子速度分布に対して再結合率のスペクトル解析を行った。電子速度分布関数は2次元フォッカー-プランクシミュレーションにより求めた。ピッチ角平均速度分布をf(v)として、速度に関する再結合率スペクトル形状はvf(v)により、よく規定されることを見いだした。低速電子成分の増大により再結合率が効果的に増加することを視覚的に示した。再結合率に対するモデルエネルギー損失の効果についても議論した。

論文

Collisional relaxation of an electron velocity distribution function in ultra-fast laser irradiation

山極 満; Koga, J. K.; 匂坂 明人*; 永島 圭介

Plasma Physics and Controlled Fusion, 41(2), p.265 - 270, 1999/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:90.54(Physics, Fluids & Plasmas)

超短パルスレーザー照射完全電離プラズマにおいて加熱される電子の速度分布関数の衝突緩和について2次元非線形フォッカー-プランク解析を行った。トンネリングイオン化あるいはATI(above-threshold ionization)を経て生じる電子振動及び電子-イオン衝突による逆制動輻射加熱に対する電子-電子衝突の効果について検討を行った。電子-電子衝突の有無による低エネルギー電子の個数の差異はレーザーパルス後でも数10%に達し得ることを見いだした。これは、低速電子による再結合率評価において電子の自己衝突効果を無視し得ないことを示している。さらに、本研究では、電子の1次元エネルギースペクトルのほか、速度分布関数の2次元構造についても論議した。

論文

Production of sheared flow during ion cyclotron resonance heating in tokamak plasmas

C.G.Liu*; 山極 満; S.J.Qian*

Physics of Plasmas, 4(8), p.2788 - 2790, 1997/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:86.26(Physics, Fluids & Plasmas)

イオンサイクロトロン共鳴加熱を用い、トカマクのコアプラズマにおいてポロイダル回転を誘起する手法の呈示を行った。ここで考慮した機構は高周波サイクロトロン加熱によりポロイダル方向のプラズマ密度非一様性をつくりだすことにより、Stringerの提唱したプラズマスピンアップを不安定化させるというものである。高周波の存在下においてプラズマのポロイダル回転を成長させるための条件を見いだし、それがイオン衝突時間に対する非一様密度形成特性時間の比に依存することを示した。また、数値計算により、プラズマのポロイダル回転が現在のイオンサイクロトロン周波数帯加熱パワーレベルにより生成され得ることも明らかにした。

報告書

Production of sheared flow by means of ICRF heating in tokamak plasmas

C.Liu*; 山極 満; S.Qian*

JAERI-Research 96-068, 17 Pages, 1997/01

JAERI-Research-96-068.pdf:0.84MB

トカマクプラズマのICRF(イオンサイクロトロン周波数帯)加熱下におけるポロイダルシアー流生成について検討を行い、プラズマのポロイダル回転を誘起する新しい手法の呈示を行った。ICRF加熱によるポロイダル密度非一様性の生成について、通常の衝突項および準線型高周波拡散項を含むフォッカープランク方程式に基づき、解析的かつ数値的に検討を行った。高周波パワーとプラズマ回転の関係を結びつけるモデルを提示し、高周波加熱により誘起される回転の解析を行った。密度非一様性に対して、回転をもたらし得るための条件を見いだし、それが衝突時間に対する減速時間の比に依存することを示した。特に、少数イオンを対象としたイオンサイクロトロン基本波加熱に対しては、ポロイダル回転を励起するための高周波パワーのしきい値の表式を解析的に見いだすことができた。

論文

Non-linear Fokker-Planck code study of high ion temperature plasma in JT-60U

山極 満; Koga, J. K.; 石田 真一

Nuclear Fusion, 37(12), p.1735 - 1739, 1997/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:90.53(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uトカマクではエネルギー90keVの重水素ビーム入射によりイオン温度45keVが達成されたが、このとき計測されたのは炭素不純物温度であった。本研究では、このような高イオン温度プラズマにおけるイオン温度を探るために非線型フォッカープランクコードを適用した。数値的に非マクスウェル重水素速度分布関数を得、そのエネルギースペクトルのスロープより、実験的に決定されなかった重水素のバルク温度を評価した。重水素バルク温度は炭素不純物温度を上回ること、従って、不純物温度計測はイオン温度に関して過大評価とならないことを見いだした。一方、速度分布関数の平均エネルギーに基づく重水素の実効温度は炭素不純物温度にほぼ等しくなる。また、重水素-重水素核融合反応率も炭素と同じ温度のマクスウェル分布によって与えられる値にほぼ一致する。結果的に、炭素温度は等価的なイオン温度とみなせることを示した。

論文

Nonlinear Fokker-Planck analysis of ion temperature in JT-60U hot ion plasma

山極 満; Koga, J. K.; 石田 真一

Proc. of 24th European Physical Society Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, 21A, p.517 - 520, 1997/00

JT-60Uトカマクでは、エネルギー90keVビーム入射により炭素不純物温度の計測値として45keVが得られたが、このような高イオン温度プラズマにおける主プラズマイオン(重水素)温度を評価するために、非線形フォッカープランクコードを適用した。その結果、重水素のバルク温度は炭素温度を上回ること、従って、不純物温度計測はイオン温度に関して過大評価とならないことを見いだした。一方、重水素速度分布関数の平均エネルギーに基づく実効イオン温度は炭素温度にほぼ等しくなること、及び、重水素-重水素核融合反応特性が炭素温度のマクスウェル分布によって与えられる値にほぼ一致することより、炭素温度を等価的なイオン温度とみなせることを示した。

論文

Effects of radio-frequency-induced radial diffusion on triton burnup

山極 満

Physics of Plasmas, 1(1), p.205 - 207, 1994/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:71.6(Physics, Fluids & Plasmas)

イオンサイクロトロン周波数帯基本波加熱をともなうD($$^{3}$$He)プラズマにおいて高周波誘起径方向拡散がトリトン燃焼にもたらす効果について解析を行う。トリトン速度分布関数は径方向拡散項を含むフォッカープランク方程式より決定される。高周波パワーがプラズマ中心に極度に局在化する場合には、トリトンは第2高調波共鳴による高周波誘起拡散のために中心から追いやられ、D-T反応による14MeV中性子放射プロファイルが極端に平坦化される可能性がある。このことは中性子計測のみを通してイオンの高周波誘起径方向拡散が実証されるかもしれないことを意味する。

論文

Study of combined NBI and ICRF enhancement of the D-$$^{3}$$He fusion yield with a Fokker-Planck code

山極 満; 岸本 泰明; 藤井 常幸; 木村 晴行

Nuclear Fusion, 33(3), p.493 - 500, 1993/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.97(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uトカマクの120keV重水素(D)ビームおよび80keV$$^{3}$$HeビームのICRF高調波加熱における核融合出力および残留水素による波動吸収について2次元バウンス平均フォッカープランクコードを用いて解析を行う。低磁場側に水素の第3高調波共鳴($$omega$$=3$$omega$$$$_{CH}$$)を伴う$$^{3}$$Heの第4高調波共鳴($$omega$$=4$$omega$$$$_{C3}$$He(O))および$$^{3}$$Heの第3高調波共鳴($$omega$$=4$$omega$$$$_{CD}$$(O)=3$$omega$$$$_{C3H}$$e(O)=2$$omega$$$$_{CH}$$(O))の両ケースに対して、数パーセントの水素によるICRFパワーの吸収率が大きく、核融合出力の劣化が見られる。後者については$$^{3}$$He(D)領域での第4高調波共鳴によるDビーム加速が核融合出力増大においてより有効に働く。$$^{3}$$Heの第4高調波共鳴における高磁場側での第5高調波共鳴($$omega$$=5$$omega$$$$_{CD}$$)によるDビーム加速の効果および低密度高温度の場合における核融合出力の最適化についても検討がなされる。

論文

Effects of spatial diffusion and direct loss on burnup fractions of fast ions

山極 満

Plasma Physics and Controlled Fusion, 34(9), p.1503 - 1513, 1992/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:74.47(Physics, Fluids & Plasmas)

高速イオンの空間拡散および直接損失が燃焼率におよぼす影響について、それらの効果を含むフォッカープランク方程式を解いて調べる。三重水素の燃焼率については空間拡散を導入して得られるのとほぼ同じ時間発展が損失時間を適当に調整することによって再現される。しかしながら空間拡散を伴う場合の14MeV中性子放射プロファイルは直接損失の場合よりもブロードとなる。$$^{3}$$Heの燃焼率に関しては両者の場合の差は比較的大きなものとなる。拡散的な損失が$$^{3}$$He燃焼に対しても重要となる。三重水素燃焼率に対する荷電交換損失効果についても検討がなされる。全く損失を仮定しない場合の半分の燃焼率の減少がビーム入射プラズマにおいて妥当な中性粒子密度値に対して生じ得ることが見い出された。

論文

D-$$^{3}$$He fusion yield with higher harmonic ICRF heating of $$^{3}$$He beams

山極 満; 木村 晴行

Nuclear Fusion, 31(8), p.1519 - 1526, 1991/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:70.62(Physics, Fluids & Plasmas)

He$$^{3}$$ビームおよびICRF高調波複合加熱によるD-He$$^{3}$$核融合出力の向上について局所的なフォッカープランク方程式に基づく計算によって解析を行った。100keVHe$$^{3}$$ビームの第4高調波加熱による核融合出力はRFパワーに対するビームパワーの比が1/5のとき最も効率的に高められる。最大核融合パワー増倍率は$$Delta$$Qmax~0.043(Te/10[keV])$$times$$($$eta$$e+10$$^{20}$$[m$$^{-3}$$])$$^{1.5}$$により与えられることも見い出された。He$$^{3}$$ビームの基本波加熱および500keVDビーム入射により得られる核融合出力との比較もなされる。

口頭

トカマクプラズマでのディスラプション時における逃走電子生成のFokker-Planck解析

奴賀 秀男; 松山 顕之; 柴田 欣秀; 矢木 雅敏; 河野 康則; 福山 淳*

no journal, , 

ITERを含む将来の大型トカマクでは、ディスラプション時に発生する大量の逃走電子が第一壁との衝突することで装置寿命に悪影響を及ぼすと考えられている。したがって、逃走電子発生のメカニズムを明らかにすることは、ディスラプション制御手法を開発する上で重要な役割を果たす。本研究では、運動論的輸送コードであるTASK/FPを用いて熱クエンチ時に発生する速度分布のテイルの影響を考慮した逃走電子の生成と誘導電場の時間発展との自己無撞着な解析を行い、JT-60Uにおける実験データとの比較によりモデルの妥当性を評価する。

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