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報告書

海陸境界付近の断層の分布・特徴、及びその調査・評価技術に関する知見の整理

丹羽 正和; 野村 勝弘; 日浦 祐樹

JAEA-Review 2018-010, 40 Pages, 2018/04

JAEA-Review-2018-010.pdf:6.11MB
JAEA-Review-2018-010-appendix(CD-ROM).zip:36.31MB

四方が海で囲まれているわが国では、沿岸部において地層処分のサイト選定に係る調査が必要となる可能性が考えられる。このうち断層運動に関する調査技術については、陸域での調査に加え、音波探査や海上ボーリングなどの海域での調査についてもそれらの適用性を検討することが求められる。また、沿岸部における地層処分の安全評価のためには、海陸境界付近での断層運動に関する調査・評価技術の整備に加え、わが国の沿岸部における断層の分布や特徴についての情報が十分に整理されていることも重要である。そこで本報告書では、海陸境界付近の断層に対する既存の調査技術の適用性評価、及びわが国の沿岸部の断層運動に関わる特徴の整理のための基礎情報とする目的で、海陸境界付近の断層の分布・連続性や活動性・活動時期に関する調査・研究事例と最新技術に関する情報を収集して取りまとめた。

論文

Observation of the bootstrap current reduction at magnetic island in a neoclassical tearing mode plasma

及川 聡洋; 鈴木 隆博; 諫山 明彦; 林 伸彦; 藤田 隆明; 内藤 磨; 津田 孝; 栗田 源一; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 45(9), p.1101 - 1108, 2005/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:84.43(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uトカマクにおいて、新古典テアリング不安定性発生中の磁気島形成に伴う電流密度の小半径方向分布の時間発展を世界で初めて観測した。磁気島構造の成長に伴い、電流密度分布は磁気島位置において平坦化し凹型の構造が現れた。そして磁気島の縮小に伴い、この平坦部は狭まり、磁気島消滅後には平坦化構造も消滅した。一方、MHD不安定性の無いプラズマではそのような電流密度分布の変形は見られなかった。テアリングモード放電で現れた電流密度分布の発展は、磁気島部での自発電流の減少を仮定した非定常輸送シミュレーションによって再現できた。また、実験結果と定常解の比較からも、電流密度分布と安全係数分布の時間発展を説明できる。これら実験結果とシミュレーション結果から、磁気島O点での自発電流の減少を結論づけた。

論文

Evolution of the current density profile associated with magnetic island formation in JT-60U

及川 聡洋; 諫山 明彦; 藤田 隆明; 鈴木 隆博; 津田 孝; 栗田 源一

Physical Review Letters, 94(12), p.125003_1 - 125003_4, 2005/04

 被引用回数:10 パーセンタイル:44.53(Physics, Multidisciplinary)

JT-60Uトカマクにおいてテアリング不安定性発生中の磁気島形成に伴う電流密度の小半径方向分布の時間発展を世界で初めて観測した。磁気島構造の成長に伴い、電流密度分布は磁気島位置において平坦化し凹型の構造が現れた。そして磁気島の縮小に伴い、この平坦部は狭まり、磁気島消滅後には平坦化構造も消滅した。さらに、磁気島の回転に同期して局所ポロイダル磁場が変動することを観測した。この観測結果は電流密度分布の平坦化が磁気島構造のO点に局在していることを意味する。以上の結果は、テアリング不安定性理論が予測する電流密度分布の発展を初めて実験的に証明したものである。

論文

Real-time monitoring of oxidation processes on the Si(001) surface using O$$_{2}$$ gas under 1000 K by synchrotron radiation photoemission spectroscopy

吉越 章隆; 盛谷 浩右; 寺岡 有殿

Surface Science, 566-568(Part.2), p.1124 - 1129, 2004/09

 被引用回数:5 パーセンタイル:68.64(Chemistry, Physical)

Si(001)表面初期酸化は、超LSIのMOSトランジスター製造技術として重要であるばかりでなく、表面化学としても大変興味深い反応系である。これまでの研究から表面温度が、1000K以下では、酸化反応がpassive酸化領域とSiO脱離を伴う2次元島状酸化領域に分けることが知られている。これまでの研究は、表面吸着酸素量の時間変化、いわゆる反応速度論に基づいた議論がほとんどであり、吸着状態つまりSiの酸化状態と成長モードの関係がわからなかった。本報告では、SPring-8の軟X線ビームラインBL23SUに設置したSUREAC2000を用いて、高輝度放射光によるリアルタイム光電子分光観察によりこれらの情報を得たので報告する。実験の結果、2次元島状成長領域では、酸化初期からSi$$^{4+}$$が明瞭に観察され、SiO$$_{2}$$形成が反応初期に形成されていることがわかった。

論文

External feedback effect on magnetic islands in tokamaks

Konovalov, S. V.; Mikhailovskii, A. B.*; Kovalishen, E. A.*; Kamenets, F. F.*; 小関 隆久; Shirokov, M. S.*; 滝塚 知典; Tsypin, V. S.*

Doklady Physics, 49(7), p.405 - 408, 2004/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.61(Mechanics)

真空容器の外側に設置されたフィードバックシステムによる新古典テアリングモードの制御効果を解析的に明らかにした。磁気島列に対する外部制御パラメータは、ステップ状の平衡電流分布に対して求められた。適切なパラメータの設定により、磁気島幅と回転の応答を説明できた。このフィードバックシステムは磁気島の回転制御をもたらし、特にNTMの分極電流効果の安定化に重要であることを示した。

論文

Microislands in tokamaks

Mikhailovskii, A. B.*; Kovalishen, E. A.*; Shirokov, M. S.*; Konovalov, S. V.; Tsypin, V. S.*; Kamenets, F. F.*; 小関 隆久; 滝塚 知典

Physics of Plasmas, 11(2), p.666 - 676, 2004/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:77.91(Physics, Fluids & Plasmas)

高ポロイダルモード数でイオンラーマ半径より小さい幅の磁気島(微視的磁気島)を解析的に研究した。微視的磁気島の形状関数と回転周波数を二流体電磁流体力学に基づき求めた。微視的磁気島は二つの形状関数により表せる。一つは電場と摂動プラズマ密度を表し、もう一つは摂動電子温度を表す。微視的磁気島の回転周波数に関する問題点について議論した。

論文

メソスケール気象モデルと結合した大気化学物質輸送モデルの開発と三宅島火山ガスの大気拡散への適用

西沢 匡人*; 茅野 政道

大気環境学会誌, 39(1), p.31 - 42, 2004/01

大気化学物質の動態を詳細にシミュレートするために、メソスケール気象モデルと結合した大気化学物質の輸送モデルを開発し、三宅島雄山からの火山ガスの大気拡散に適用した。このモデルは、気象場の計算のためにPSU/NCAR MM5を使用し、MM5に大気化学物質の移流,拡散,化学反応,沈着過程を追加したものである。本論文では、2000年8, 9月の関東,中部,関西地方における三宅島火山ガスの挙動と気象条件との関連、及び二酸化硫黄(SO$$_{2}$$)濃度分布に対する三宅島火山ガスの影響を調べた。結合モデルによって得られた結果を観測値と比較したところ、モデルは気象場,三宅島火山ガスの到達による地上SO$$_{2}$$濃度の上昇,硫酸イオンの湿性沈着量をおおむね再現することができた。また、三宅島火山ガスの本州本土への輸送において、日本周辺に位置していた低気圧,台風,前線,移動性高気圧といった総観規模の気象現象が重要な役割を果たしていることが明らかになった。さらに、SO$$_{2}$$濃度分布に対する三宅島火山ガスの影響は計算領域全体にわたって見られた。

論文

Effects of parallel viscosity on rotation of magnetic islands in tokamaks

Konovalov, S. V.; Mikhailovskii, A. B.*; Tsypin, V. S.*; Kovalishen, E. A.*; Shirokov, M. S.*; 小関 隆久; 滝塚 知典

Physics Letters A, 318(4-5), p.429 - 434, 2003/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:51.73(Physics, Multidisciplinary)

トカマク中の磁気島の回転に対する平行方向粘性の効果を調べた。プラトー領域及びバナナ領域の結果を引き継ぎ、Pfirsch-Schulter領域を考える。平行方向粘性が垂直方向粘性より大きいと仮定し、高速ドリフト磁気島を調べた。この場合、静電ポテンシャル分布はRutherford型であり、磁気島の回転周波数は円柱プラズマの非定常的分布依存と異なり、平行方向粘性の体積積分に依存することがわかった。

論文

Axisymmetric tri-magnetic-islands equilibrium of strongly-reversed-shear tokamak plasma; An Idea for the current hole

滝塚 知典

プラズマ・核融合学会誌, 78(12), p.1282 - 1284, 2002/12

強い負磁気シアで電流ホールがあるトカマクプラズマの新しい平衡に関する見解を提案する。この「軸対称三磁気島(ATMI)平衡」と呼ばれる平衡配位はR方向に並んだ三つの磁気島(中心の負電流島と両側の正電流島)及びZ方向に並んだ二つのX点を持つ。この平衡は、ATMI領域内の電流値が小さく制限されているとき、エロンゲーションコイルにより安定となっている。

論文

三宅島火山性ガスのリアルタイム広域拡散予測と解析

古野 朗子; 永井 晴康; 梅山 信昭; 茅野 政道

大気環境学会誌, 37(1), p.23 - 34, 2002/01

平成12年7月に噴火した三宅島雄山は大量の火山ガスを放出し続けており、これに起因するSO$$_{2}$$濃度上昇が東北から関西までの広い範囲で報告されている。本論文では、東海、関東地区を対象とした定常的な大気拡散予測を行うとともに、昨年10月から12月までの環境測定値との比較によって信頼性を検証した。さらに秋季の中部地方へのSO$$_{2}$$の移流メカニズムの考察、三宅島からのSO$$_{2}$$放出量推定を行った。拡散予測は、大気力学モデルによる気象場計算と粒子拡散モデルによる大気中濃度計算の組み合わせで行った。その結果、全般的に精度の高い実時間予測ができ、実時間予測システムとしての有用性が実証された。また、詳細計算を行うためには、降雨洗浄の効果を計算に含めることが重要であることがわかった。予測計算の結果とモニタリングデータの比較から推定した放出量は、2~5万t/dayであり、三宅島のSO$$_{2}$$放出量測定値と矛盾しない結果となった。濃度上昇は、主に日本を覆っていた移動性高気圧が中心を日本の東海上に移し、気圧の谷が近づきつつあるパターンで発生した。平成12年10月下旬から11月上旬までの期間において高濃度出現が相次いだのは、この時期としては異常に太平洋高気圧の勢力が強く、日本付近が停滞前線や低気圧の影響を受けやすかったことに対応していると考えられる。

論文

カオスにおける相対論的効果; トカマクにおける逃走電子の損失機構

徳田 伸二; 樋口 高年*; 鈴木 宜之*

プラズマ・核融合学会誌, 77(12), p.1180 - 1220, 2001/12

巨視的な磁場揺動の存在するトカマクにおける電子の相対論的運動を数値的に解析した。相対論的運動が引き起こすストカスティシティは、いわゆる、位相平均効果を上回り、ディスラプション時に逃走電子が発生することを回避・抑制する有効な損失機構となる。一方、いわゆるKAM領域にある電子はRunaway-snakeとして観測される。

論文

新古典テアリングモード

小関 隆久; 諫山 明彦

プラズマ・核融合学会誌, 77(5), p.409 - 419, 2001/05

トロイダル・プラズマにおいて磁気島内でのブートストラップ電流の減少による新古典テアリングモード(NTM)の発生について、修正ラザフォード方程式に基づいて解説している。ここでは、NTMの基礎理論、実験観測について述べ、NTM発生の$$beta$$値スケーリングと成長機構について議論している。また、NTMのエネルギー閉じ込めへの影響及び電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)による安定化について紹介している。

報告書

SPEEDIによる三宅島火山性ガスの大気拡散シミュレーション

永井 晴康; 古野 朗子; 寺田 宏明; 梅山 信昭; 山澤 弘実; 茅野 政道

JAERI-Research 2001-012, 28 Pages, 2001/03

JAERI-Research-2001-012.pdf:1.77MB

原研では、原子力事故時に放射性物質の大気拡散をリアルタイムで予測するために開発した計算システムSPEEDIとWSPEEDIを基盤に、さまざまな環境汚染に対応できるような環境中物質循環予測研究を推進している。今回、その一環として三宅島火山性ガスの広域拡散シミュレーションを行っている。2000年8月28日の関東西部での三宅島の火山性ガスによる異臭騒ぎ以降、現在まで、以下のような火山性ガスの広域拡散シミュレーションを行ってきた。(1) 8月28日に火山性ガスが高濃度のまま関東地方西部に到達するメカニズムの解明と放出量の推定。(2) 9月13日の東海、関西地域における異臭騒ぎでの火山ガスの到達メカニズムの解明。(3) 東海、関東地区を対象に気象データ収集から図形出力まで自動化した定常的な拡散予測を継続。本報告は、上記の一連の活動をまとめたものである。

論文

Improved boundary layer analysis of forced magnetic reconnection due to a boundary perturbation

石澤 明宏; 徳田 伸二

Physics of Plasmas, 7(3), p.875 - 882, 2000/03

 被引用回数:14 パーセンタイル:55.62(Physics, Fluids & Plasmas)

プラズマ閉じ込め装置における誤差磁場のような外部攪乱は、プラズマ境界に摂動を与える。この境界摂動は、磁場配位が安定であっても、プラズマ内部に強制的に磁気再結合を引き起こし磁気島を形成させ閉じ込めを劣化させる。この問題の解析に有用な境界層理論において、境界層のプラズマの慣性の効果を正しく評価し、従来の理論の欠陥を正した。その結果、従来の結果と異なる磁気再結合の時間スケールを示した。また、この時、有理面には磁気島形成を妨げる方向(従来の理論と逆方向)に電流が誘起されることを、新たに示した。これらの新しい結果は、モードロッキング現象を含む誤差磁場問題及び新古典テアリングモードのシードアイランド形成問題に対する従来の基本的な理論モデルの中にあった誤りを正して得られたものであり、従来の理論的な評価に変更が必要なことを示している。

論文

Interaction of externally applied rotating helical field with tokamak plasma

小林 政弘*; 津田 孝; 田代 健二*; 小島 昌博*; Zhai, K.*; 高村 秀一*

Nuclear Fusion, 40(2), p.181 - 193, 2000/02

 被引用回数:27 パーセンタイル:33.68(Physics, Fluids & Plasmas)

小型磁気プローブをCSTN-IVトカマク装置に挿入することにより、回転誤差磁場のトカマク・プラズマへの浸透過程が調べられた。真空磁場の場合に比べ磁気島が形成されたとき、プラズマの内部で誤差磁場の径方向成分が増大することが明らかになった。抵抗性磁気流体コードによる解析により、この増幅は磁気面形成による電流分布の再配分によることが示された。プラズマや外部励起磁場の回転の効果を考慮すると、磁気島形成に対する励起磁場の側帯波成分の効果も重要となる。これらのことを考慮すると動的エルゴディク・ダイバータの運転に際しては励起磁場の回転速度のみではなくその方向や高調波成分、プラズマの回転速度等を考慮しなければならない。

報告書

Operation of a 20-channel grating polychromator diagnostic system and its application to sawtooth observations in JT-60U

石田 真一; 伊世井 宣明; 佐藤 正泰

JAERI-M 92-111, 19 Pages, 1992/08

JAERI-M-92-111.pdf:0.9MB

JT-60Uトカマクにおいて、低雑音プリアンプを内蔵した新しい検出器システムを開発し、それを用いた20チャンネル・グレーディング・ポリクロメータ計測装置(GPS)によって、電子サイクロトロン放射(ECE)測定を行なった。分解能や雑音レベルに関するGPSの性能が述べられている。局所磁場を求めるために平衡解析を組み合わせたECE測定を行なうことによって、平衡配位と鋸歯状振動の反転位置の関係が矛盾なく説明できることがわかった。これに基づいて、小半径で規格化した反転半径の逆安全係数依存性、およびm=1モード振動の観測結果を示した。内部崩壊の前兆振動に対して行なったECE像再構成に関する予備的な結果から、三日月形のm=1磁気島とホットスポットの形成が明らかになった。

論文

Ergodic behavior of magnetic field lines in a poloidal divertor tokamak

吉田 英俊; 岸本 浩; 田村 早苗

Japanese Journal of Applied Physics, 21(7), p.1068 - 1074, 1982/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.24(Physics, Applied)

非軸対称な磁場揺動による磁力線の乱れ(エルゴード的挙動)について、ダイバータ・トカマクであるJT-60に注目して数値的に検討した。エントロピーの概念に基づく量を導入し、それが磁力線のエルゴード的挙動を定量的に特徴づけるとともに、セパラトリックス面の近傍に拡がるエルゴディック層の幅およびメトリック・エントロピーに深く関連することを示した。

報告書

Magnetic Structure of Poloidal Divertor Configuration with Non-Axisymmetric Perturbed Field in JT-60

吉田 英俊; 岸本 浩; 山本 新; 仙石 盛夫; 安積 正史; 滝塚 知典; 二宮 博正; 田村 早苗

JAERI-M 9789, 28 Pages, 1981/11

JAERI-M-9789.pdf:0.64MB

トロイダル・リップル磁場やポロイダル磁場コイルの据付誤差によるエラー磁場などの非軸対称な磁気揺動の影響下でのJT-60のダイバータ配位の磁気構造を数値的に検討した。これらの磁気揺動により、セパラトリックス近傍にエルゴディック層が形成され、それらはスクレープオフ層を拡げるとともに、境界プラズマから粒子を磁力線に沿って流出させる可能性について論じた。

報告書

Major Disruption Process in Tokamak

栗田 源一; 安積 正史; 津田 孝; 滝塚 知典; 常松 俊秀; 徳田 伸二; 伊藤 公孝; 竹田 辰興

JAERI-M 9788, 17 Pages, 1981/11

JAERI-M-9788.pdf:0.57MB

円柱近似モデルでのメイジァディスラプションについて3次元非線形コードを使って調べた。その結果、m/n=3/2モードが2/1モードとの結合により不安定になることがメイジァディスラプションの原因になっていることがわかり、更に、磁場配位の非線形領域での変化について詳細な検討を行った。また、2/1モードが成長する機構を解明するために、インターナルディスラプションの2/1モードに対する影響を調べた。

論文

ニュークリア・フローティング・アイランド構想に関する検討評価

村田 浩; 武谷 清昭*; 両角 実; 片山 正敏*

日本原子力学会誌, 23(2), p.34 - 42, 1981/00

人口密度が高く、大部分の海岸が何等かの形で利用されている我国にとって、原子力施設の新立地を求めてゆくことは今後ますます難かしくなるものと予想されている。 このため、新立地として多くの利点が考えられる、海上立地について技術的可能性に関する調査検討を行なった。その結果、沖合20km、水深150m程度の海域に100万kWe級のPWRを搭載する海上プラントを建造することは可能で、その面積は140m$$times$$140m、総排水量は29万8千トン程度になり、海上での動揺安定性も良好である、との見通しが得られるに至った。また、海上プラントで生産される2次エネルギーを海底ケーブル等で陸地に輸送する方式についても調査検討を行った結果、技術的に可能であるとの見通しが得られた。

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