原型炉で実現可能なエッジローカライズモード抑制・小振幅化に向けた理論数値解析

• 研究課題/領域番号: 15K06656
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (2016-2017); 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 (2015)
• 研究代表者: 相羽 信行 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 核融合炉システム研究開発部, 上席研究員(定常) (20414584)
• 研究分担者: 松永 剛 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 トカマクシステム技術開発部, グループリーダー(定常) (10391260) ; 神谷 健作 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 先進プラズマ研究部, 上席研究員(定常) (60360426) ; 浦野 創 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 先進プラズマ研究部, 上席研究員(定常) (70391258)
• 連携研究者: 松山 顕之 国立研究開発法人 量子科学技術研究開発機構, 核融合エネルギー研究開発部門六ヶ所核融合研究所 核融合炉システム研究開発部, 主任研究員 (90581075)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: エッジローカライズモード / 拡張MHDモデル / トカマク / 磁場閉じ込め核融合 / トカマクプラズマ / MHD安定性 / ELM

研究成果の概要

エッジローカライズドモード（ELM）の安定性を正確に評価するために，新たな物理モデルを考案し，これに基づく数値解析コードMINERVA-DIを開発した．これを用いて，小振幅ELMの原因の一つと考えられる，短波長バルーニングモードの安定性に対するプラズマ回転・イオン反磁性ドリフト効果の影響を評価し，イオン反磁性ドリフト効果による同モードの安定化効果がプラズマ回転によって無効化されうることを明らかにした．
この成果を基に，国内JT-60装置，及び欧州JET装置におけるELM安定性解析を行い，小振幅ELMのみならず大振幅ELMの発生条件にプラズマ回転が影響を与えていることを定量的に示した．

研究成果

• [国際共同研究] カラム核融合研究センター(英国)
• [国際共同研究] カラム核融合研究センター(英国)
• [国際共同研究] カラム核融合研究センター(英国)
• [雑誌論文] Analysis of ELM stability with extended MHD models in JET, JT-60U and future JT-60SA tokamak plasmas (2018)
  • 著者名/発表者名: N Aiba, S Pamela, M Honda, H Urano, C Giroud, E Delabie, L Frassinetti, I Lupelli, N Hayashi, G Huijsmans, the JET Contributors and JT-60SA Research Unit
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 巻: 60 号: 1 ページ: 014032-014032
  • DOI: 10.1088/1361-6587/aa8bec
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Numerical analysis of ELM stability with rotation and ion diamagnetic drift effects in JET (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Aiba, C. Giroud, M. Honda, E. Delabie, S. Saarelma, L. Frassinetti, I. Lupelli, F.J. Casson, S. Pamela, H. Urano, C.F. Maggi and JET Contributors
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 57 号: 12 ページ: 126001-126001
  • DOI: 10.1088/1741-4326/aa8178
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Impact of ion diamagnetic drift on MHD stability at edge pedestal in JT-60U rotating plasmas (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Aiba, M. Honda, K. Kamiya
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 57 号: 2 ページ: 022011-022011
  • DOI: 10.1088/0029-5515/57/2/022011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diamagnetic MHD Equations for Plasmas with Fast Flow and its Application to ELM Analysis in JT-60U and JET-ILW (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Aiba, C. Giroud, M. Honda, E. Delabie, S. Saarelma, L. Frassinetti, S. Pamela, H. Urano, C. Maggi
  • 雑誌名: Proc. 26th IAEA Fusion Energy Conf., 2016, Kyoto, CD-ROM (IAEA, Vienna) file TH/8-1 (2016) 巻: 印刷中
  • 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Global Stabilization Effect of Shafranov Shift on the Edge Pedestal Plasmas in JET and JT-60U (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Urano, S. Saarelma, L. Frassinetti, N. Aiba, C. Maggi, I. Chapman, I. Lupelli, C. Challis, M. Leyland, M. Beurskens, K. Kamiya, C. Giroud, S. Pamela
  • 雑誌名: Proc. 26th IAEA Fusion Energy Conf., 2016, Kyoto, CD-ROM (IAEA, Vienna) file EX/3-4 (2016) 巻: 印刷中
  • 国際共著
• [雑誌論文] Progress in Understanding the Role of Low-Z Impurity in the Confinement in JET-ILW and in JET-C Plasmas (2017)
  • 著者名/発表者名: C. Giroud, N. Aiba, S. Brezinsek, A. Chankin, E. Delabie, L. Frassinetti, J. Hillesheim, S. Pamela, S. Wiesen, C. Maggi, H. Urano, P. Drewelow, M. Leyland, D. Moulton, and S. Menmuir
  • 雑誌名: Proc. 26th IAEA Fusion Energy Conf., 2016, Kyoto, CD-ROM (IAEA, Vienna) file TH/8-2 (2016) 巻: 印刷中
  • 国際共著
• [雑誌論文] Multimachine Modelling of ELMs and Pedestal Confinement:From Validation to Prediction (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Pamela, G. Huijsmans, M. Hoelzl, C. Giroud, S. Saarelma, S. Futatani, H. Urano, M. Becoulet, I. Lupelli, C. Maggi, C. Roach, I. Chapman, A. Kirk, J. Harrison, L. Frassinetti, D. Dickinson, N. Aiba, T. Eich, A. Lessig, and F. Orain
  • 雑誌名: Proc. 26th IAEA Fusion Energy Conf., 2016, Kyoto, CD-ROM (IAEA, Vienna) file TH/8-2 (2016) 巻: 印刷中
  • 国際共著
• [雑誌論文] Impact of ion diamagnetic drift on ideal ballooning mode stability in rotating tokamak plasmas (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Aiba
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 巻: 58 号: 4 ページ: 045020-045020
  • DOI: 10.1088/0741-3335/58/4/045020
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dependence of pedestal structure on collisionality at fixed beta in JT-60U (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Urano, N. Aiba, K. Kamiya, Y. Kamada and the JT-60 Team
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 56 号: 1 ページ: 016005-016005
  • DOI: 10.1088/0029-5515/56/1/016005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Progress at JET in integrating ITER-relevant core and edge plasmas within the constraints of an ITER-like wall (2015)
  • 著者名/発表者名: C. Giroud, J. Jachmich, P. Jacquet, A. Jarvinen, E. Lerche, F. Rimini, L. Aho-Mantila, N. Aiba, et al.
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 巻: 57 号: 3 ページ: 035004-035004
  • DOI: 10.1088/0741-3335/57/3/035004
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] MHDモデルの拡張によるエッジローカライズモード発生条件の解明・予測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 相羽 信行
  • 学会等名: 第23回NEXT研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of ELM stability with extended MHD models in existing and future JT-60SA plasmas (2017)
  • 著者名/発表者名: N Aiba, S Pamela, M Honda, H Urano, C Giroud, E Delabie, L Frassinetti, I Lupelli, N Hayashi, G Huijsmans, the JET Contributors and JT-60SA Research Unit
  • 学会等名: 44th European Physics Society Conference on Plasma Physics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] JET-ILWにおけるELM安定性に対するプラズマ回転・イオン反磁性ドリフト効果の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Aiba, C. Giroud, M. Honda, E. Delabie, S. Saarelma, I. Lupelli, L. Frassinetti
  • 学会等名: 第33回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 東北大学（仙台，日本）
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] Diamagnetic MHD equations for plasmas with fast flow and its application to ELM analysis in JT-60U and JET-ILW (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Aiba, C. Giroud, M. Honda, E. Delabie, S. Saarelma, L. Frassinetti, S. Pamela, H. Urano, C. Maggi
  • 学会等名: 国際原子力機関(IAEA)第26回核融合エネルギー会議
  • 発表場所: 京都国際会館（京都，日本）
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] 回転トカマク中におけるエッジローカライズモードの安定性に対するイオン反磁性ドリフト効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 相羽信行，本多充，神谷健作
  • 学会等名: 第32回プラズマ核融合学会 年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-24
• [学会発表] Impact of ion diamagnetic drift effect on MHD stability at edge pedestal of rotating tokamaks (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Aiba, M. Honda, K. Kamiya
  • 学会等名: H-mode workshop 2015
  • 発表場所: Garching (Germany)
  • 年月日: 2015-10-19
  • 国際学会