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中村 幸治
プラズマ・核融合学会誌, 77(9), p.843 - 856, 2001/09
ディスラプションを無害化するうえで重要な、プラズマ対向機器の損傷と深く関わっている垂直移動現象(VDE: Vertical Displacement Event)の研究について、現状を解説した。まず、VDEがハロー電流の発生と深く関わるディスラプションの主要現象であることを述べている。さらに最近、VDEの発生機構が明らかにされ、またVDE回避に有利な中立平衡点と呼ぶプラズマ配置がJT-60Uで見つかったことを述べている。同時に、原研とAlcator C-ModやASDEX-upgradeとの間で、VDE回避に関する国際協力関係が進んでいることにふれ、今後期待されるVDE回避の研究について、将来を展望している。
藤井 貴美夫
JAERI-Research 99-050, 99 Pages, 1999/08
JAERI-Research-99-050.pdf:5.37MB
多孔質材料である黒鉛・炭素材料の水蒸気あるいは空気による酸化腐食に起因する特性変化は腐食量が同じであっても、黒鉛・炭素材料内部への腐食の進行状況が、その銘柄によって異なるため単純に評価することはできない。特に低温域における腐食反応では、黒鉛材料に形状変化が生じていなくても腐食は材料内部まで均一に進行する。また、バインダー部分が選択的に腐食されるため粒子間がバラバラになり、結果として機械的・熱的特性を急速に失うことになる。本研究では、(1)原子炉用黒鉛材料の腐食特性と銘柄間に共通な腐食特性長さL
を用いて腐食量と腐食侵入深さの関係を明確にした、(2)全腐食量と試験片の全表面積の関係を検討した、(3)黒鉛材料の腐食特性を利用したSiC傾斜組成材料の創製と、耐酸化性及び耐熱衝撃性について検討した結果を報告する。
濱松 清隆
プラズマ・核融合学会誌, 75(2), p.143 - 150, 1999/02
電子サイクロトロン波による電流駆動(ECCD)の空間的局在性とその位置制御性に関して、ECビーム入射位置と入射方向の依存性を数値的に解析した。最も局在する駆動電流分布及び最大の電流駆動効率を得るための各々の最適入射角を求めた。これにより、最大電流駆動効率をもつ駆動電流の空間分布は大きく広がり、局所電流駆動には適していないことが判明した。また、赤道面からのビーム入射により駆動電流の位置制御を行う時、サイクロトロン共鳴層の位置によって光線が屈折し、その局所性が著しく低下する場合がある。しかし、入射位置を赤道面の上または下へ移動することにより、その局所性を維持できることを示した。
-collapse-induced vertical displacement event in high tokamak disruption中村 幸治; 芳野 隆治; N.Pomphrey*; S.C.Jardin*
Plasma Physics and Controlled Fusion, 38(10), p.1791 - 1804, 1996/10
被引用回数：18 パーセンタイル：53.25(Physics, Fluids & Plasmas)抵抗性シェルを有する、縦長断面、高ベータトカマクにおいて、強いベータ崩壊が発生すると極めて速い垂直移動現象(VDE)が生じることをトカマクシミュレーションコードを用いた計算機シミュレーションを通じて示した。低ベータトカマクにおけるVDEの主因であるプラズマ電流崩壊が観測されなかったにもかかわらず、観測されたVDEの成長率(
~655sec
)は通常の位置不安定性の成長率(~149sec)のおおよそ5倍であった。本VDE発生の基本機構として、安定指数n
の減少に加えて、さらにn指数が突然大きく悪化するために位置不安定性が大きく不安定化するためであることを明らかにした。シェルの幾何学的配置がVDE挙動を特徴付けること、VDEの成長率がベータ崩壊の規模および崩壊が起こる前のn指数に強く依存することを示した。
中村 幸治; 芳野 隆治; N.Pomphrey*; S.C.Jardin*
Journal of Nuclear Science and Technology, 33(8), p.609 - 619, 1996/08
被引用回数：8 パーセンタイル：58.65(Nuclear Science & Technology)非円形トカマクのディスラプション放電において頻繁に観測されている垂直移動現象(VDE)をトカマクシミュレーションコードを用いて調べた。プラズマ圧力の急減(崩壊)やこれに引き続いて起こるプラズマ電流のクエンチ(Iクエンチ)などのディスラプション現象が、VDEを安定化すると考えられていた抵抗性シェルによって不安定化作用を生じ、この逆効果を通じてVDEを加速することを示した。Iクエンチが上下非対称なシェルを有するトカマクで生じると、垂直方向にアンバランスな吸引力が生じ、これによって更にVDE加速が起こることを示した。シェルの幾何学的配置がVDE挙動を特徴付けること、VDEの成長率が崩壊の規模、Iクエンチの速度、更にディスラプション直前の外部磁場のn指数に強く依存することを示した。JT-60Uの実験において、ディスラプションが起こる前のプラズマ垂直位置を最適化することで、Iクエンチ駆動型のVDEを緩和することに成功した。
collapse in high tokamak disruptions中村 幸治; 芳野 隆治; N.Pomphrey*; S.C.Jardin*
JAERI-Research 96-023, 15 Pages, 1996/05
JAERI-Research-96-023.pdf:0.79MB
抵抗性シェルを有する、縦長断面、高ベータトカマクにおいて、強い崩壊が生じると極めて速い垂直移動現象(VDE)が発生することをトカマクシミュレーションコードを用いた計算機シミュレーションを通じて示した。低ベータトカマクにおけるVDEの主因であるプラズマ電流崩壊が観測されなかったにもかかわらず、観測されたVDEの成長率(~655sec)は通常の位置不安定性の成長率(~149sec)のおおよそ5倍であった。本VDE発生の基本機構として、安定指数nの減少に加えて、さらにn指数が突然大きく悪化するために位置不安定性がさらに不安定化するためであることを示した。シェルの幾何学的配置がVDE挙動を特徴付けること、VDEの成長率が崩壊の規模および崩壊が起こる前のn指数に強い依存することを示した。
芳野 隆治; 閨谷 譲; 伊世井 宣明; 松川 誠; 細金 延幸
プラズマ・核融合学会誌, 70(10), p.1081 - 1101, 1994/10
JT-60Uで観測されるディスラプションは、その原因により6つのタイプに分類できる。それらは、密度限界、誤差磁場、
崩壊、低l
、高l、垂直位置不安定性である。本論文では、これらのディスラプションの原因について解明するとともに、それらを回避する運転シナリオについて示している。これらの回避法は、JT-60Uで開発されたものであり、トカマク型核融合炉に対しても有効であると考えられる。さらに、ディスラプションの研究において得られた新しい知見についても示している。
小関 隆久
JAERI-M 93-184, 214 Pages, 1993/10
本研究では、JT-60とDIII-Dトカマクにおいて、Hモードやペレット入射によってエネルギ閉じ込めが改善されたプラズマの理想MHD安定性を解析した。改善されたプラズマにおいて生じる様々なMHD不安定性の機構を解明し、MHDモードを安定化することにより、閉じ込め性能の向上を検討する。(1)ダイバータ配位における理想MHD安定性を解析し、ダイバータ配位であっても位置安定性対し安定窓があること、キンクモードに対しては強い安定化効果があることを明らかにした。(2)DIII-D HモードプラズマにおけるELMを解析し、プラズマ形状を変えることにより、バルーニングモードの第2安定領域に導き、ELMを抑制できることを示した。(3)JT-60におけるペレット入射プラズマを解析し、中心のベータ限界は、内部キンクモードによって生じること、及び、トロイダル磁場の高い方が限界を高くできることを明らかにした。
D.A.Humphreys*; 芳野 隆治
JAERI-M 92-069, 25 Pages, 1992/05
JT-60U・トカマクは、非円形度として1.6~1.8のプラズマを生成するため、垂直位置不安定性現象が発生する。本論文は、JT-60Uプラズマの垂直位置不安定性に関する特性を実験シミュレーション計算の比較を行なうことにより明らかにしている。実験においては、フィードバック制御停止時の垂直位置挙動と、ベータポロイダルを高める時に発生する垂直位置不安定性を解析している。シミュレーション計算においては、プラズマをトロイダル軸対称コイル・ループ群のリジッドな集合体と仮定し、導体に対しては、コイル励磁試験結果を再現するように、設計値を微調したモデルを使用している。すなわち、水平磁場コイルに対し仮想受動コイルを加え、真空容器渦電流モデルを低次化している。得られたプラズマ導体モデルは、プラズマ垂直位置挙動をよく再現し、これを用いて、JT-60Uにて予想される最大のシャフラノフラムダの予測計算を行なった。
中村 幸治
Japanese Journal of Applied Physics, 25(10), p.1575 - 1580, 1986/10
被引用回数：1 パーセンタイル：8.61(Physics, Applied)鉄心変流器による好ましくない不安定化効果を含み、トカマクプラズマの位置不安定性を水平方向および垂直方向変位の両方について調べた。プラズマ電流と鉄心の磁化によって作られるイメージ磁場との強い相互作用の結果、プラズマループにかなり強い鉄心方向への吸引力が発生する。位置不安定性に対する安定条件は、この時、考えているトロイダルプラズマの平衡位置とその時のプラズマパラメータに強く依存することを示した。又、大部分の鉄心付トカマクでは、鉄心による不安定化により位置不安定性に対する安定余裕が非常に小さく制限されることを指摘した。
小関 隆久; 安積 正史; 関 省吾; 常松 俊秀; 徳田 伸二; 滝塚 知典
JAERI-M 86-022, 17 Pages, 1986/03
JT-60のダイバ-タ配置では、ト-ラスの外側にX点があるため、n-indexが 
から-迄変化する。この為、位置安定性(軸対称モ-ド)を線形理想MHD安定性解析コ-ドERATO-Jを用いて解析した。解析の結果、次の3点が明らかになった。(1)ト-ラスの外側にX点を持つダイバ-タ配位に対しても、リミタ配位同様 広い範囲で位置安定性が有る。(2)垂直不安定に対する変位は、X点付近で小さくX点を中心に回転する動きを示し、一方、水平不安定に対する変位は、プラズマ表面に局在すると共に、X点に流れ込むパタ-ンを示しており、共に剛体変位から大きくずれる。(3)電流分布がピ-クした場合、n-indexの安定な領域は、nの大きい方へシフトする。但し、JT-60における標準的なダイバタ放電パラメ-タ(B
4.5,I=2MA,q
1)では、この安定領域のシフトは問題とならない。
関 省吾; 二宮 博正; 吉田 英俊
JAERI-M 83-165, 8 Pages, 1983/10
トカマクプラズマ周辺の任意な形状の導電性構造物(Passive Conductors)の位置不安定性に対する安定化効果を特徴づける簡単なパラメータNs評価法を報告する。Passive Conductorsの代表例はポロイダル磁場コイル群及び真空容器である。これらのConductorsに関する電磁気的相互作用は多数個のPassive Coilsとして記述できることを利用してPassive Coils系の固有モード展開からPassive Conductorsの安定化効果指数Nsは単純和の簡潔形であることを示した。この安定化効果指数を用いると、位置不安定性の成長率及びそのフィードバック安定化の評価、プラズマのマイナディスラプションに伴うプラズマの水平方向変位の評価ができ、D-III、JT-60実験解析上有役である。
熊谷 道一; 常松 俊秀; 徳田 伸二; 竹田 辰興
JAERI-M 83-085, 26 Pages, 1983/06
線形理想MHD安定性解析コードERATO-Jを用いてトカマク・プラズマの位置不安定性(軸対称モード)の解析を行なった。プラズマの平衡として解析的で簡単なSolov'ev平衡を仮定し、プラズマ断面形状の楕円度、三角形度、アスペクト比、磁気軸の安全係数及びプラズマと導電性シェルの問の距離と不安定性成長率との関係を調べた。剛体モデルの妥当性の検討を行なった結果、剛体モデルにおいて平衡外部磁場の減衰指数(n-index)について与えられる安定条件は、三角形度の小さな形状に対してよい近似となることが示された。
栗田 源一
JAERI-M 82-093, 56 Pages, 1982/07
トカマク・プラズマのMHD的ふるまいが時間依存コードを使って数値的に調べられた。まず理想MHDモードに関して位置不安定性を含んだ外部不安定性の解析を行なった。そのために線形と非線形の理想MHDコードが開発された。線形コードによって外部キンク不安定性に対するトロイダル効果と導体壁の効果が詳しく調べられた。又新しいリゾーニングのアルゴリズムを考案しそれが円筒配位に於て軸対称なプラズマの摂動を数値的に充分良く表現することを示した。次に抵抗MHDモードに関して我々は簡約化された抵抗MHD方程式を使った非線形コードを開発した。そのコードを使って我々は大破壊型不安定性の過程と低n抵抗モードの性質を調べた。そしてトロイダル効果と有限ポロイダルベータの効果が重要であることを見出した。その結果から大破壊型不安定性の初期化に関して新しいシナリオを提案した。
