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論文

Zonal flow and GAM dynamics and associated transport characteristics in reversed shear tokamaks

宮戸 直亮; 岸本 泰明; Li, J.*

Journal of Plasma Physics, 72(6), p.821 - 824, 2006/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Physics, Fluids & Plasmas)

反転磁気シアトカマク中の帯状流の振る舞い及びその乱流輸送に対する影響を、イオン温度勾配駆動乱流のグローバルシミュレーションにより調べた。安全係数を減らすと、安全係数最小の領域で帯状流が振動帯状流から静的帯状流に変化し、乱流輸送が効果的に抑制される。この結果は、安全係数最小の領域での帯状流の振る舞いの変化がイオンの輸送障壁形成の引き金を引いているかもしれないことを示す。

論文

Global profile effects and structure formations in toroidal electron temperature gradient driven turbulence

井戸村 泰宏; 徳田 伸二; 岸本 泰明

Nuclear Fusion, 45(12), p.1571 - 1581, 2005/12

 被引用回数:38 パーセンタイル:76.55(Physics, Fluids & Plasmas)

ジャイロ運動論的グローバルトロイダルコードを用いて正磁気シア及び反転磁気シアトカマクにおけるトロイダル電子温度勾配駆動(ETG)乱流を調べた。非線形乱流状態において正磁気シア及び反転磁気シア配位におけるETG乱流は全く異なる構造形成を示す。正磁気シア配位においては、ETG乱流はバルーニング構造を示すストリーマにより支配され、電子温度$$T_e$$分布は乱流の時間スケールで急速に緩和し臨界安定状態に至る。反転磁気シア配位においては、正磁気シア領域がストリーマで特徴付けられるのに対し、負磁気シア領域では準定常な帯状流が生成される。この結果、電子熱拡散係数$$chi_e$$$$q_{min}$$面をまたがってギャップ構造を形成し、温度勾配は臨界安定より上の状態で準定常に長時間維持される。これらの結果は、正磁気シアトカマクにおける$$T_e$$分布の硬さ、及び、反転磁気シア配位における$$T_e$$輸送障壁形成の可能性を示唆している。

論文

Numerical analysis of a water-vapor two-phase film flow in a narrow coolant channel with a three-dimensional rectangular rib

高瀬 和之; 吉田 啓之; 小瀬 裕男*; 玉井 秀定

JSME International Journal, Series B, 47(2), p.323 - 331, 2004/05

軽水炉の冷却材流路には燃料棒間のギャップ幅を一定に保つためにスペーサ等の突起がしばしば設置される。狭隘流路内のスペーサ周辺の熱流動に関する定量的な研究は、単相流では数多く見られるが、二相流ではほとんど見られない。そこで、狭隘流路に存在するスペーサ等の物体が二相流挙動に及ぼす影響を数値的に調べた。解析体系は3次元流路とスペーサを簡略模擬した矩形突起から成る。解析では、流路入口に液膜厚さとその流速及び蒸気流速を与え、時間方向に進展する液膜流挙動を非加熱等温流条件に対して定量的に検討した。本研究の成果は次のとおりである。(1)気液界面に作用するせん断応力によって界面不安定性が起こり、気相と液相の相対速度とあいまって波立ち発生へと現象が進行することを数値的に確認した。(2)突起後端から発生するはく離線に沿ってウエークが形成され、ここでは強い乱れによって液膜が排除されることがわかった。

論文

Numerical study of zonal flow dynamics and electron transport in electron temperature gradient driven turbulence

Li, J.; 岸本 泰明

Physics of Plasmas, 11(4), p.1493 - 1510, 2004/04

 被引用回数:57 パーセンタイル:87.05(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマクプラズマにおける電子温度勾配(ETG)駆動乱流が、断熱イオン応答を仮定した3次元ジャイロ流体モデルに基づいて解析された。論文ではおもに、ETG乱流が生成する帯状流のダイナミックスとそれに伴う電子の熱輸送が議論されている。高い電子のエネルギー閉じ込めが弱磁気シア領域において見いだされ、それらは、弱磁気シアに伴うETG乱流の抑制効果よりも、帯状流形成に伴う乱流の自己形成の結果であることを示している。特に、弱磁気シアはETG乱流における帯状流成分の増大により有利であることが示された。

論文

Geometrical improvements of rotational stabilization of high-$$n$$ ballooning modes in tokamaks

古川 勝; 徳田 伸二; 若谷 誠宏*

Nuclear Fusion, 43(6), p.425 - 429, 2003/06

トロイダルシア流が存在すると、高$$n$$バルーニングモードの摂動エネルギーの時間発展に減衰フェーズが現れることを数値的に発見した。その減衰が、悪い磁場曲率の領域における指数的成長を上回ると、バルーニングモードは安定化される。この機構を通じて、プラズマ断面形状のD型化,低アスペクト比化、及びトーラス内側のX点の存在は、トロイダルシア流による安定化効果をより強くする。

論文

Geometrical improvements of rotational stabilization of high-$$n$$ ballooning modes in tokamaks

古川 勝; 徳田 伸二; 若谷 誠宏*

Nuclear Fusion, 43(6), p.425 - 429, 2003/06

 被引用回数:10 パーセンタイル:33.42(Physics, Fluids & Plasmas)

トロイダルシア流が存在すると、高$$n$$バルーニングモードの摂動エネルギーの時間発展に減衰フェーズが現れることを数値的に発見した。その減衰が、悪い磁場曲率の領域における指数的成長を上回ると、バルーニングモードは安定化される。この機構を通じて、プラズマ断面形状のD型化、低アスペクト比化、及びトーラス内側のX点の存在は、トロイダルシア流による安定化効果をより強くする。

論文

Role of the shear flow profile on the stability of magnetic islands

Smolyakov, A. I.; Lazzaro, E.*; Coelho, R.*; 小関 隆久

Physics of Plasmas, 9(1), p.371 - 374, 2002/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:28.75(Physics, Fluids & Plasmas)

新古典テアリングモードは、ブートストラップ電流を用いた高$$beta$$プラズマの性能向上を制限するものとして精力的な研究が行われている。イオン慣流電流(イオン分極電流)は磁気島の安定化効果があると考えられており、本論文はシアープラズマ流のイオン慣性電流への影響を調べた。その結果、磁気島端において局所プラズマ流があり、それによる磁気島内に循環する流れがある場合に、磁気島の安定化効果があることを示した。一方、磁気島内に流れのない場合は不安定化に働く。

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:13.58(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

水平矩形ダクト内波状流における気液界面せん断応力に関する実験的研究

伊藤 和宏*; 辻 義之*; 玉置 昌義*; 中村 秀夫; 近藤 昌也; 久木田 豊

日本原子力学会誌, 39(8), p.669 - 680, 1997/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

水平水-空気波状流における気液界面せん断応力を実験的に評価した。実験では、高さ0.7m、長さ12mの矩形ダクトにおいて水の見かけ流速を0.3m/s一定とし、空気の見かけ流速を4.2~6.8m/sに変化させた。水面にh界面波が生じ、その振幅は空気流量又は入口からの距離と共に増加した。プレストン管法を用いて測定した気相部壁面摩擦係数は、この界面波の影響によって滑面に対するBlasius式の予測値と異なったが、その差は$$pm$$30%であった。気液界面せん断応力は、壁面せん断応力、圧力勾配、水位及び水位勾配の各計測値を気相の運動量式に代入することで評価した。その結果、気液界面せん断応力は界面波の振幅と共に増加し、気液界面摩擦係数のBlasius式の予測値との比は4~10であった。この比は空気の見かけ流速と入口からの距離に比例して増加した。

論文

Poloidal shear flow effect on toroidal ion temperature gradient mode; A Theory and simulation

J.Y.Kim*; 岸本 泰明; 若谷 誠宏*; 田島 俊樹*

Physics of Plasmas, 3(10), p.3689 - 3695, 1996/10

 被引用回数:49 パーセンタイル:82.05(Physics, Fluids & Plasmas)

トロイダル粒子コードを用いて、トロイダルイオン温度勾配モードの巨視的な構造と安定性に対するポロイダルシア流の効果が理論と共にシミュレーションにより調べられた。トロイダルシミュレーションにおいては、ポロイダルシア流の大きさの増大と共にポロイダル断面におけるポテンシャル構造の非対称性と半径方向の相関距離が減少し、これらの結果は温度や密度等のプラズマ分布の空間変化を取り入れた巨視的なモード構造に対する理論と極めて良い一致を見た。

報告書

Assessment of TRAC-PF1/MOD1 for Countercurrent-annular and Stratified Flows

大貫 晃

JAERI-M 85-219, 19 Pages, 1986/01

JAERI-M-85-219.pdf:0.63MB

環状流および層状流の流動様式を示す円管内での空気-水対向流制限(CCFL)のデータを使い、TRAC-PF1/MOD1の予測性能の評価を行った。形状パラメータとして長さ、内径、傾斜角度をとり、加圧水型炉のホットレグを模擬した傾斜管付き水平管のデータに対しても評価を行った。環状流の相関摩擦係数に対しては、Wallis型およびBharathan型の2種類の相関式を調べた。データとの比較から、Wallis型の相関式のほうが落水が止まる点(バイパス点)をよく予測した。一方落水を生じる領域ではBharathan型のほうがよりよい予測を示すものの、正確な予測のためには円管の上下端に付加的な形状損失係数が必要なことがわかった。層状流およびホットレグ模擬管のデータに対しては、バイパス点を与える空気流速を過小評価するものの落水を生じる領域に対してはよい予測を与えた。

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