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論文

Progress of JT-60SA Project; EU-JA joint efforts for assembly and fabrication of superconducting tokamak facilities and its research planning

白井 浩; Barabaschi, P.*; 鎌田 裕; JT-60SAチーム

Fusion Engineering and Design, 109-111(Part.B), p.1701 - 1708, 2016/11

 被引用回数:14 パーセンタイル:2.74(Nuclear Science & Technology)

2019年の初プラズマを目指してJT-60SAプロジェクトが着実に進展している。JT-60SAは、最大電流が5.5MAで臨界プラズマ条件の下長パルス運転を行うよう設計されている超伝導トカマクである。日欧で分担するJT-60SA機器の設計及び製作は2007年に開始した。本体室での組立は2013年1月に開始し、真空容器セクターの溶接作業が現在クライオスタットベース上で行われている。TFコイル、PFコイル、電源、冷凍器システム、クライオスタット胴部、熱遮蔽等のその他の機器は据付、組立、調整運転のため那珂サイトに搬入されたかもしくは搬入される予定である。本論文ではトカマク機器及び付属システムの製作、据付、組立の技術的な進捗、並びに日欧の核融合コミュニティーが共同で策定するJT-60SA研究計画の進展について述べる。

報告書

JT-60SAクエンチ保護回路の欧州による現地据付・調整試験と作業安全管理

山内 邦仁; 岡野 潤; 島田 勝弘; 大森 栄和; 寺門 恒久; 松川 誠; 小出 芳彦; 小林 和容; 池田 佳隆; 福本 雅弘; et al.

JAEA-Technology 2015-053, 36 Pages, 2016/03

JAEA-Technology-2015-053.pdf:8.33MB

JT-60SA計画は、日本の実施機関である原子力機構と欧州の実施機関であるFusion for Energy(F4E)が物納貢献により共同で進める国際事業である。欧州側では超伝導トロイダル磁場コイルの他、磁場コイル用電源の主要機器や極低温システム等を分担するが、F4Eの総括のもとで各国の指定研究機関が欧州のメーカーと契約し、その欧州のメーカーが那珂研での現地据付・調整試験までを行う。このため、原子力機構にとっては直接の契約がないにも係らず、欧州の作業員に対する作業管理や安全管理を行わなければならないという非常に難しい課題があった。本報告は、JT-60SA計画において、欧州の作業員による最初の那珂研での現地作業であるクエンチ保護回路の据付・調整試験を遂行するにあたって、欧州側との事前の密な交渉の結果として合意し、構築・実施した作業管理や安全管理の取組み、およびそれらをもとに完遂した欧州作業についてまとめたものである。これらの取組みの結果、欧州作業員によるクエンチ保護回路の現地据付調整作業を無事故で完遂させることができ、日欧双方にとって非常に大きな成果となった。

論文

Analysis of maximum voltage transient of JT-60SA toroidal field coils in case of fast discharge

Novello, L.*; Cara, P.*; Coletti, A.*; Gaio, E.*; Maistrello, A.*; 松川 誠; Philipps, G.*; Tomarchio, V.*; 山内 邦仁

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 26(2), p.4700507_1 - 4700507_7, 2016/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:69.19(Engineering, Electrical & Electronic)

The voltage transient appearing across and inside the toroidal field (TF) coils of JT-60SA in case of fast voltage variation, such as a safety discharge operated by the quench protection circuit (QPC), can be significantly high. In fact, the voltage distribution between coils and inside the winding can be not uniform during fast transient, being influenced by the presence of parasitic capacitances. A simplified electrical model of the TF coils has been developed to investigate this aspect. The obtained model has been used in conjunction with an electrical model of the TF circuit elements, including a simplified model of the QPC. The worst case in terms of transient voltage applied to the winding has been identified, corresponding to a fault to ground occurring just after QPC operation. It has been verified that the resulting voltage is largely inside the coil insulation capability defined by performed insulation voltage tests.

論文

幅広いアプローチ活動だより,59

星野 一生; 松永 剛; 奥村 義和

プラズマ・核融合学会誌, 92(2), p.146 - 147, 2016/02

幅広いアプローチ活動だより(59)では、第17回幅広いアプローチ(BA)運営委員会の開催、IFERC-CSC研究会の開催、サテライト・トカマク(JT-60SA)計画の進展に関して報告している。BA運営委員会は2015年12月11日にイタリアで開催され、日欧の委員,専門家,各事業長及び各事業委員会議長他の計41名が参加した。IFMIF/EVEDA事業、IFERC事業、サテライト・トカマク計画事業の2016年作業計画の承認並びにIFMIF/EVEDA事業及びIFERC事業の事業計画の更新が承認された。IFERC-CSC研究会(CSC:計算機シミュレーションセンター)には、CSCを利用した国内の研究者43名が参加し、各研究プロジェクトの成果報告とCSCに関する意見交換が行われた。サテライト・トカマク計画では、340度まで組立作業が完了している真空容器の最終20度セクターが仮合わされ、位置計測が行われた。今後、トロイダル磁場コイルの設置後、最終20度セクターの溶接接続が行われる。これら、BA活動における主要な出来事を国内コミュニティーに対して情報発信する。

論文

幅広いアプローチ活動だより,58

星野 一生; 松永 剛; 奥村 義和

プラズマ・核融合学会誌, 91(12), p.802 - 803, 2015/12

幅広いアプローチ活動だより(58)では、第17回IFERC事業委員会及び第16回IFMIF/EVEDA事業委員会の開催、サテライト・トカマク(JT-60SA)計画の進展に関して報告している。IFERC事業委員会には、メゾニエ議長をはじめ、日欧の委員,専門家,事業チーム等、33名が参加し、各活動の状況報告、2016年のIFERC事業の作業計画案、事業計画の改訂案等を審議し、BA運営委員会に対する技術的な勧告をまとめた。IFMIF/EVEDA事業委員会には、高津議長をはじめ、日欧の委員、専門家、事業チーム等、27名が参加し、各活動の状況報告、IFMIF/EVEDA事業の2016年の作業計画案、事業計画の改訂案等を審議し、新たな事業計画案をBA運営委員会が承認することを勧告した。サテライト・トカマク計画では、トロイダル磁場コイル等の組立用旋回クレーンが設置されるとともに、340度まで組立の進んだ真空容器の拘束治具の解体が進められた。また、トロイダル磁場コイル用高温超伝導電流リード6本が欧州から完納された。これら、BA活動における主要な出来事を国内コミュニティーに対して情報発信する。

論文

Development of a high power wideband polarizer for electron cyclotron current drive system in JT-60SA

三枝 幹雄*; 小山 岳*; 松原 史明*; 滝井 啓太*; 佐井 拓真*; 小林 貴之; 森山 伸一

Fusion Engineering and Design, 96-97, p.577 - 582, 2015/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:81.41(Nuclear Science & Technology)

JT-60SA用電子サイクロトロン加熱電流駆動装置で採用が期待される2周波数ジャイロトロン用に110GHzと138GHzで使用可能な大電力広帯域マイターベンド型偏波器の開発を行った。マイターベンドに組み込んだ2種類(偏波面回転用と楕円偏波の軸比制御用)の回折格子の溝の深さは、2周波数に対して数値計算により最適化を行った。低電力試験の結果から、偏波面回転用と楕円偏波の軸比制御用の偏波器を組み合わせて、2周波数で全偏波が発生できる事を確認した。また熱応力の評価は有限要素法で行った。偏波面回転用マイターベンド型偏波器の大電力試験を110GHzで0.24MW、3秒まで行い、偏波器のジュール損失の回転角依存性が理論と矛盾しないことを確認した。

論文

Development of magnetic sensors for JT-60SA

武智 学; 松永 剛; 櫻井 真治; 笹島 唯之; 柳生 純一; 星 亨*; 川俣 陽一; 栗原 研一; JT-60SAチーム; Nishikawa, T.*; et al.

Fusion Engineering and Design, 96-97, p.985 - 988, 2015/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:53.75(Nuclear Science & Technology)

JT-60SA, which has fully super conducting coils, is under construction in order to demonstrate and develop steady-state high beta operation for supplement ITER toward DEMO. Three types of coils will be installed in the vacuum vessel for resistive wall mode (RWM) control, error field correction and also for edge localized mode (ELM) control. Biaxial magnetic sensors have been developed, because 3D information of magnetic configuration is necessary for these controls. Also, redesigned magnetic sensors for basic information of JT-60SA plasma, e.g. one-turn loop, Rogowski coils, diamagnetic loop and saddle coils have been developed, because manufacture and installation of these sensors are much more difficult for JT-60SA than those for JT-60U. The design and the specification of the magnetic sensors for JT-60SA will be reported from engineering and physics aspects.

論文

In-vessel coils for magnetic error field correction in JT-60SA

松永 剛; 武智 学; 櫻井 真治; 鈴木 康浩*; 井手 俊介; 浦野 創

Fusion Engineering and Design, 98-99, p.1113 - 1117, 2015/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:18.76(Nuclear Science & Technology)

JT-60SA is designed and under construction as fully superconducting tokamak under a combined project of the ITER satellite tokamak program of EU-JA (Broader Approach Activities) and the Japanese national program. One of the main purposes of JT-60SA is the steady-state high-beta operation above the ideal no-wall beta limit. To achieve this, we have designed in-vessel coils, thus error filed correction coils (EFCCs) for a correction of magnetic error fields that affect plasma initiation and induce magnetic island locking. We will report the design of the EFCC in JT-60SA from an engineering and a physics points of view.

論文

Estimation of the lifetime of resin insulators against baking temperature for JT-60SA in-vessel coils

助川 篤彦; 村上 陽之; 松永 剛; 櫻井 真治; 武智 学; 吉田 清; 池田 佳隆

Fusion Engineering and Design, 98-99, p.2076 - 2079, 2015/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:81.41(Nuclear Science & Technology)

JT-60SA計画は、ITER計画の幅広いアプローチ計画の日欧協力で進められている。JT-60SA容器内コイルは日本で設計・製作を行う。容器内コイル用の樹脂絶縁材には、真空容器のベーキング温度条件(200$$^{circ}$$C, 40000時間)に沿った耐熱性能が要求される。今回、容器内コイル設計に向け、耐熱耐久性の調査を実施し、$$sim$$220$$^{circ}$$C環境で、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂を母材とする7種類の候補樹脂絶縁材の寿命評価を実施した。高温環境下における化学反応速度はアレニウス法で評価する。耐熱耐久試験では、180$$^{circ}$$C, 200$$^{circ}$$C, 220$$^{circ}$$Cの恒温槽で一定期間保持し、その後、絶縁材の重量減少を測定する。樹脂絶縁材の重量減少率の結果を入力にワイブル解析を実施し、その後、アレニウスプロットにより候補樹脂絶縁材の寿命評価を初めて実施した。この結果、容器内コイルの適用温度は169$$^{circ}$$Cであることが分かった。

論文

幅広いアプローチ活動だより,57

星野 一生; 松永 剛; 奥村 義和

プラズマ・核融合学会誌, 91(10), p.700 - 701, 2015/10

幅広いアプローチ活動便り(57)では、国際核融合エネルギー研究センターサイトにおけるIFMIF原型炉加速器の進展、サテライト・トカマク(JT-60SA)計画の進展に関して報告している。IFMIF原型炉加速器では、高周波四重極加速器の高周波源2式と高圧電源7式、分電盤がスペインのCIEMAT研究所から納入され、据え付けが開始された。サテライト・トカマク計画では、中性粒子入射装置の長時間運転技術の開発に成功し、JT-60SAの長時間運転に目処を得た。また、2014年5月から開始したJT-60SAの真空容器の340度組立作業が完了した。これら、BA活動における主要な出来事を国内コミュニティーに対して情報発信する。

論文

Present status of manufacturing and R&Ds for the JT-60SA tokamak

東島 智; 鎌田 裕; Barabaschi, P.*; 白井 浩; JT-60SAチーム

Fusion Science and Technology, 68(2), p.259 - 266, 2015/09

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

The JT-60SA superconducting tokamak is now under construction toward the first plasma in March 2019 as a joint project between the Broader Approach (BA) Satellite Tokamak Programme of Europe and Japan, and the Japanese national programme. The JT-60SA mission is to contribute to early realization of fusion energy by supporting ITER and by complementing ITER in resolving key physics and engineering issues for DEMO reactors. Before procurements of the major components, some R&Ds for key techniques were performed. By May 2014, 23 procurement arrangements (PAs) have been launched (JA: 13PAs, EU: 10PAs) covering 87% of the total cost of the BA Satellite Tokamak Programme, and the main components have entered the manufacturing stage. In addition, the JT-60SA tokamak assembly started since January 2013. This paper summarizes the recent progress of the JT-60SA project.

論文

Progress and status of the gyrotron development for the JT-60SA ECH/CD system

小林 貴之; 澤畠 正之; 寺門 正之; 平内 慎一; 池田 亮介; 小田 靖久; 和田 健次; 日向 淳; 横倉 賢治; 星野 克道; et al.

Proceedings of 40th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2015) (USB Flash Drive), 3 Pages, 2015/08

JT-60SAにおける電子サイクロトロン加熱電流駆動(ECH/CD)用にジャイロトロン開発を行っている。高出力、長パルス試験を行い、110GHzと138GHzの2つの周波数において、1MW/100秒の出力を得ることに世界で初めて成功した。この結果により、JT-60SAに求められるジャイロトロンの性能を、完全に満たした。また、空胴共振器、コレクター及び不要高周波の吸収体の熱負荷を実験的に評価した結果、熱負荷の観点では、更なる高出力での運転が、両方の周波数で可能であることを示した。さらに、上記2周波数に加えた付加的な周波数として、82GHzでの発振が、これまでのところ、0.4MW/2秒まで得られている。110/138GHzにおける1.5MW以上の出力や、82GHzにおける1MW出力を目指した大電力試験が進展中であり、最新の成果について報告する。

論文

幅広いアプローチ活動だより,56

星野 一生; 松永 剛; 奥村 義和

プラズマ・核融合学会誌, 91(8), p.561 - 562, 2015/08

幅広いアプローチ活動便り(56)では、国際核融合エネルギー研究センターサイトにおける原型炉R&Dのための共同研究棟の新築工事、IFMIF原型加速器の進展、サテライト・トカマク(JT-60SA)計画の進展に関して報告している。共同研究棟は、残りのBA活動期間に原型炉R&Dに関する研究開発の一部の課題を行う新たな場所として工事を進めており、主に材料評価のための実験室・材料試験室と金属ベリリウムの取り扱いのためのBe製造室で構成されている。IFMIF原型加速器では、改修やインターロックの試運転等を終え、4月に定格の陽子ビームの連続生成に成功、引き続き、放射線管理区域の設定後、7月には重水素イオンビームの生成に成功した。サテライト・トカマク計画では、世界最大級のヘリウム冷凍機及びHeバッファータンクの据え付けを完了した。また、第4回「JT-60SA日欧研究調整会議」を開催し、JT-60SAリサーチプラン、JT-60SA実験提案に向けた課題等について議論を行った。これら、BA活動における主要な出来事を国内コミュニティーに対して情報発信する。

論文

Advance in integrated modelling towards prediction and control of JT-60SA plasmas

林 伸彦; 本多 充; 白石 淳也; 宮田 良明; 若月 琢馬; 星野 一生; 藤間 光徳; 鈴木 隆博; 浦野 創; 清水 勝宏; et al.

Europhysics Conference Abstracts (Internet), 39E, p.P5.145_1 - P5.145_4, 2015/06

Towards prediction and control of JT-60SA plasmas, we are developing codes/models which can describe physics/engineering factors, and integrating them to one code TOPICS. Physics modelling: Coupling with MINERVA/RWMaC code showed that MHD equilibrium variation by centrifugal force largely affects RWM stability and the toroidal rotation shear stabilizes RWM. Coupling with OFMC code for NB torques, 3D MHD equilibrium code VMEC and drift-kinetic code FORTEC-3D for NTV torque, and toroidal momentum boundary model, predicted the core rotation of $$sim$$2% of Alfv$'e$n speed for a ITER hydrogen L-mode plasma. Coupling with core impurity transport code IMPACT showed the accumulation of Ar seeded to reduce the divertor heat load is so mild that plasma performance can be recovered by additional heating in JT-60SA steady-state (SS) scenario. Simulations coupled with MARG2D code showed that plasma current can be ramped-up to reach $$beta_N ge$$3 with MHD modes stabilized by ideal wall and with no additional flux consumption of central solenoid in JT-60SA. Engineering modelling: Coupling with integrated real-time controller showed that simultaneous control of $$beta_N$$ and $$V_{loop}$$ is possible at $$beta_N ge$$4 in JT-60SA SS scenarios. MHD equilibrium control simulator MECS demonstrated equilibrium control during heating phase and collapse induced events within power supply capability of PF coils in JT-60SA.

論文

Development of Terminal Joint and Lead Extension for JT-60SA Central Solenoid

村上 陽之; 木津 要; 市毛 寿一; 古川 真人; 夏目 恭平; 土屋 勝彦; 神谷 宏治; 小出 芳彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), p.4201305_1 - 4201305_5, 2015/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:52.02(Engineering, Electrical & Electronic)

JT-60Uのマグネットシステムを超伝導に改修するJT-60SA計画が進められている。CSのターミナル接続部はNb$$_{3}$$Sn導体とNbTi導体を接続するシェイクハンド型のラップジョイントを用いて製作される。ターミナル接続部は、CSの上部および下部に配置され、CSシステムの中央に位置するモジュールはターミナル接続部とモジュール間をリードエクステンションと呼ばれる部品を用いて接続される。ターミナル接続部の接続抵抗は核融合科学研究所の大型試験装置を用いて測定した。試験の結果、接続抵抗値はJT-60SAのマグネットシステムの要求値を満足することが確認できた。また、リードエクステンション部およびサポートの構造解析を行い、設計が成り立つことを確認した。本発表では、今回実施した接続抵抗試験の結果およびリードエクステンション部の構造解析の結果について報告する。

論文

Type tests of JT-60SA Fast Plasma Position Control Coil (FPPCC) power supplies

Zito, P.*; Lampasi, A.*; Novello, L.*; 松川 誠; 島田 勝弘; Portesine, M.*; Fasce, F.*; Cinarelli, D.*; Dorronsoro, A.*; Vian, D.*

Proceedings of IEEE 15th International Conference on Environment and Electrical Engineering (IEEE-EEEIC 2015), p.156 - 160, 2015/06

In JT-60SA, Fast Plasma Position Control Coils (FPPCC) PSs allow controlling the vertical position of the plasma during a plasma shot, against Vertical Displacements Event (VDE). An open loop feed forward voltage control is adopted in order to achieve a fast control of FPPCC PSs. The characteristics of the PS are: 4-quadrant AC/DC converter 12-pulse, DC load voltage $$pm$$1000 V and DC load current $$pm$$5 kA. The design of the FPPCC converters has been validated by a simulation model, finalizing the performances and dynamic behavior of voltage response. After the completion of the realization phase, the testing phase has been carried out in accordance to the IEC60146 Standards and this is the focus of the paper. The tests performed have pointed out a good dynamic behavior of the FPPCC converter in open loop feed forward voltage control, for a reference voltage step of 1kV, the rise time of output voltage is 2.88 ms, confirming outcomes achieved by simulations.

論文

幅広いアプローチ活動だより,55

星野 一生; 松永 剛; 奥村 義和

プラズマ・核融合学会誌, 91(6), p.430 - 431, 2015/06

幅広いアプローチ活動だより(55)では、第16回幅広いアプローチ(BA)運営委員会の開催、サテライト・トカマク(JT-60SA)計画の進展に関して報告している。第16回BA運営委員会には、欧州から委員3名と専門家10名、日本側から委員4名と専門家11名、各事業長及び各事業委員会議長他の計33名が参加し、IFMIF/EVEDA事業、IFERC事業、及びサテライト・トカマク計画事業の2014年次報告及び事業計画の更新を承認した。また、那珂研究所で進められているJT-60SAの建設では、欧州のからの機器搬入及び日本による組み立て作業が順調に進んでいる。これらの進展状況を広く披露するため、式典及び見学会を開催し、日欧関係者約200人が参加した。また、第22回JT-60SA技術調整会議を開催した。日欧関係者73名が参加し、設計・製作状況や組立検討・組立状況の報告、及び今後の統合運転に関する議論を行った。これら、BA活動における主要な出来事を国内コミュニティーに対して情報発信する。

論文

幅広いアプローチ活動だより,54

石井 康友; 松永 剛; 奥村 義和

プラズマ・核融合学会誌, 91(4), p.296 - 297, 2015/04

幅広いアプローチ活動便り(54)では、IFMIF/EVEDA事業委員会の開催、IFERC事業委員会とIFERC-CSC研究会の開催、サテライト・トカマク(JT-60SA)計画の進展に関して報告している。第15回IFMIF/EVEDA事業委員会には、高津議長をはじめ、日欧の委員と専門家, ナスター事業長, 事業チーム等31名が参加し、事業計画案等を審議し、BA運営委員会に対する技術的な勧告をまとめた。第16回IFERC事業委員会には、メゾニエ議長をはじめ、日欧の委員と専門家、中島事業長、事業チーム等32名が参加し、2014年度の年次報告、事業計画の改訂案等を審議し、BA運営委員会に対する技術的な勧告をまとめた。IFERC-CSC研究会には、国内の研究プロジェクト代表者等39名が参加し、各プロジェクトの成果報告とCSC利用に関する意見交換が行われた。JT-60SAでは、真空容器組立作業が進展し、並行して周辺機器や関連建屋の整備が順調に進んでいる。これら、BA活動における主要な出来事を国内コミュニティーに対して情報発信する。

報告書

JT-60中性粒子入射加熱装置の解体

秋野 昇; 遠藤 安栄; 花田 磨砂也; 河合 視己人*; 椛澤 稔; 菊池 勝美*; 小島 有志; 小又 将夫; 藻垣 和彦; 根本 修司; et al.

JAEA-Technology 2014-042, 73 Pages, 2015/02

JAEA-Technology-2014-042.pdf:15.1MB

日欧の国際共同プロジェクトであるJT-60SA計画に従い、JT-60実験棟本体室・組立室及び周辺区域に設置されている中性粒子入射加熱装置(NBI加熱装置)の解体・撤去、及びその後の保管管理のための収納を、2009年11月に開始し計画通りに2012年1月に終了した。本報告は、NBI加熱装置の解体・収納について報告する。

論文

JT-60SAに向けたJT-60トカマクの解体; 放射化大型構造体の解体

岡野 文範; 池田 佳隆; 逆井 章; 花田 磨砂也; JT-60チーム

プラズマ・核融合学会誌, 90(10), p.630 - 639, 2014/10

臨界プラズマ試験装置(JT-60)の本体解体に平成21年度から着手し、平成24年度(平成24年10月)に完遂した。JT-60は、日欧共同で進めるサテライト・トカマク計画として、長パルス化と高圧力プラズマを目指した超伝導核融合実験装置JT-60SAに改修するため、JT-60トカマク本体及び周辺設備を解体・撤去する必要があった。JT-60解体は、核融合実験装置として放射線障害防止法に基づいて実施した最初のケースである。具体的な解体作業では、トロイダル磁場コイル(TFコイル)の補強溶接部の切断と真空容器の2分割が、工程的、技術的に大きな課題であったが、それぞれの解決策を見出して作業を進め、平成24年10月に3年にわたる解体を無事故・無災害で完遂することができた。本報告では、JT-60トカマク解体の概要を紹介する。

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