タンデムミラー端部及び高出力中性粒子ビームを用いたダイバータ・ＥＬＭ模擬研究

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24360378
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 中嶋 洋輔 筑波大学, 数理物質系, 教授 (00188939)
• 研究分担者: 吉川 正志 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (00272138) ; 庄司 主 核融合科学研究所, ヘリカル研究部・高密度プラズマ物理研究系, 准教授 (00280602) ; 坂本 瑞樹 筑波大学, 数理物質系, 教授 (30235189) ; 西野 信博 広島大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70243590) ; 小林 進二 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (70346055) ; 今井 剛 筑波大学, 数理物質系, 教授 (80354637) ; 市村 和也 筑波大学, プラズマ研究センター・研究員, 研究員 (20756001)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: ダイバータ模擬 / 非接触プラズマ / 大熱流プラズマ束 / ELM模擬 / 高熱流イオンビーム

研究実績の概要

今年度は、アンカー部にICRF波動（RF3）による、端損失イオン流の更なる大幅な増強を図った。その結果、東西アンカー部加熱時に両アンカー部の線密度が3倍近く増加し、それに伴ってセントラル部プラズマ線密度も1×10e14 cm-2台に上昇し、更に東側のプラグバリアECHを重畳することにより，西エンド部ミラー出口部において3.3×10e23 /m2･sの粒子束が達成された。また，ICRF加熱されたプラズマに対して 5msの短パルスECH入射によるELM模擬の実験を行った際に、同部において得られた熱流束は15 MW/m2に到達し、ECHパワーの増加に伴い順調に増加していることを確認した。
Ｄモジュールに水素や希ガスを導入して，放射冷却を増加させることにより，高温のRF生成プラズマからの非接触プラズマ化を実現し、その特性評価の実験を行った。その結果、Xeガスが熱流束及びイオン束の低減に最も効果的であり，Neはイオン束及び熱流束の両方に効果が弱いことが判った。一方、N2は低いガス圧の領域において、Arよりもイオン束の低減に効果が高いことがわかった。Xeは電子冷却でも希ガスの中では最も強い効果を示し、N2は，ArとNeの中間に位置することが判った。
ELM模擬研究のためのミラー端部へのイオンビーム入射実験では、昨年度製作を完了したイオンビーム装置のコンディショニングを行い、12kV-5Aのビーム引き出しに成功し、ミラー端部出口に置かれた試料標的にビーム入射時の発光を観測した。開放端磁場によるビームの収束効果について初めてその観測に成功し、タングステンターゲットへの初期入射実験を遂行した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Study of the axial ion confinement time for high particle flux operations of GAMMA 10/PDX (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Ichimura, Yousuke Nakashima, Md. Maidul. Islam, Md. Shahinul Islam, Keita Shimizu, Kazuma Fukui, Masato Ohuchi, Mafumi Hirata, Ryuya Ikezoe, Shuhei Sumida, Masayuki Yoshikawa, Naomichi Ezumi, Mizuki Sakamoto, Makoto Ichimura and Tsuyoshi Imai
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 11 ページ: 2405045
  • DOI: 10.1585/pfr.11.2405045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of Heat and Particle flux in the case of Gas Injection in the D-module of GAMMA 10/PDX (2016)
  • 著者名/発表者名: Md. Shahinul ISLAM, Yousuke NAKASHIMA, Hiroto MATSUURA, Kazuya ICHIMURA, Md. Maidul ISLAM, Keita SHIMIZU, Kazuma FUKUI, Masato OHUCHI, Kunpei NOJIRI, Akihiro TERAKADO, Naomichi EZUMI, Mizuki SAKAMOTO and Tsuyoshi IMAI
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 11 ページ: 2402053
  • DOI: 10.1585 / pfr.11.2402042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Progress of divertor simulation research toward the realization of detached plasma using a large tandem mirror device (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakashima, H. Takeda, K. Ichimura, K. Hosoi, K. Oki, M. Sakamoto, M. Hirata, M. Ichimura, R. Ikezoe, T. Imai, M. Iwamoto, Y. Hosoda, I. Katanuma, T. Kariya, S. Kigure, J. Kohagura, R. Minami, T. Numakura, S. Takahashi, M. Yoshikawa, N. Asakura, M. Fukumoto, A. Hatayama, Y. Hirooka, S. Kado, et al.
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 463 ページ: 537-540
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.12.063
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recent Results of Divertor Simulation Experiments Using D-module in the GAMMA 10/PDX Tandem Mirror (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakashima, M. Sakamoto, H. Takeda, K. Ichimura, Y. Hosoda, M. Iwamoto, K. Shimizu, K. Hosoi, K. Oki, M. Yoshikawa, M. Hirata, R. Ikezoe, T. Imai, T. Kariya, I. Katanuma, J. Kohagura, R. Minami, T. Numakura, X. Wang, M. IchimuraY. Nakashima, et al.
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 巻: 68 ページ: 28-35
  • DOI: 10.13182/FST14-882
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SPECTROSCOPIC MEASUREMENTS IN THE EXPERIMENTS OF GAS INJECTION TO THE DIVERTOR SIMULATION EXPERIMENTAL MODULE OF GAMMA10/PDX (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu, Y. Nakashima, Y. Hosoda, K. Ichimura, H. Takeda, M. Iwamoto, K. Oki, M. Sakamoto, T. Imai and M. Ichimura
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 巻: 68 ページ: 130-135
  • DOI: 10.13182/FST14-881
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 大型タンデムミラーを用いた非接触プラズマ生成とその特性評価の進展 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中嶋洋輔、市村和也、M. S. Islam, M. M. Islam, 清水啓太、大内理人、福井良磨、坂本瑞樹、江角直道、野尻訓平、寺門明紘、大野哲靖、門信一郎、澤田圭司、庄司主、畑山明聖、福本正勝、朝倉伸幸、久保博孝、松浦寛人、今井剛、市村真、片沼井佐夫、假家強、小波蔵純子、沼倉友晴、平田真史、南龍太郎、吉川正志、他
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [学会発表] GAMMA10/PDX端部に設置したカロリーメータによる熱流計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大内理人、中嶋洋輔、松浦寛人、市村和也、Md.Shahinul.Islam、Md.Maidul.Islam、清水啓太、福井良磨、新井瑞穂、横土敬幸、江角直道、坂本瑞樹、津村康平、南龍太郎、假家強、今井剛
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [学会発表] プラズマ壁相互作用研究のためのイオンビーム入射システムの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福井良磨, 中嶋洋輔, 大川和夫, 市村和也, Md. Maidul. ISLAM, Md. Shahinul. ISLAM, 清水啓太, 大内理人, 荒井瑞穂, 横土敬幸
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [学会発表] Heat and Particle Flux Measurement of Detached Plasma Using Gas Injection in the D-module of GAMMA 10/PDX (2015)
  • 著者名/発表者名: Md. Shahinul Islam, Yousuke Nakashima, Kazuya Ichimura, Md. Maidul Islam, Keita Shimizu, Hiroto Matsuura1, Masakatsu Fukumoto2, Masato Ohuchi, Kazuma Fukui, Mizuho Arai, Takayuki Yokodo, Kunpei Nojiri, Akihiro Terakado, Naomichi Ezumi, Mizuki Sakamoto, Masayuki Yoshikawa, Junko Kohagura, and Tsuyoshi Imai
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [学会発表] GAMMA 10/PDXにおける高粒子束生成に向けた軸方向プラズマ輸送の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 市村和也，中嶋洋輔，Md. Maidul Islam，Md. Shahinul Islam，清水啓太，大内理人, 福井良磨，新井瑞穂，横土敬幸，平田真史，池添竜也，江角直道，坂本瑞樹, 市村真, 今井剛
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [学会発表] IMPGYROコードによるGAMMMA 10プラズマ中のAr不純物輸送シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 高原啓輔, 矢本昌平, 巽瞭子, 石橋和大, シャヒヌル・イスラム, 市村和也, 畑山明聖, 中嶋洋輔
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [学会発表] GAMMA 10/PDX西エンド部D-module内ガス入射実験における不純物輸送 (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水啓太，中嶋洋輔，市村和也，Md. Shahinul Islam，M. Maidul Islam，福井良磨，大内理人，横土敬幸，新井瑞穂，坂本瑞樹，江角直道，野尻訓平，寺門明紘，吉川正志，今井 剛
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [学会発表] Study of the axial plasma confinement for high particle flux operations in GAMMA 10/PDX (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Ichimura, Yousuke Nakashima, Md. Maidul. Islam, Md. Shahinul Islam, Keita Shimizu, Kazuma Fukui, Masato Ohuchi, Mafumi Hirata, Ryuya Ikezoe, Shuhei Sumida, Masayuki Yoshikawa, Naomichi Ezumi, Mizuki Sakamoto, Makoto Ichimura and Tsuyoshi Imai
  • 学会等名: 25th Interanational Toki Conference
  • 発表場所: セラトピア土岐（岐阜県土岐市）
  • 年月日: 2015-11-03 – 2015-11-06
  • 国際学会
• [学会発表] Study of Heat and Particle flux in the case of Gas Injection in the D-module of GAMMA 10/PDX (2015)
  • 著者名/発表者名: Md. Shahinul ISLAM, Yousuke NAKASHIMA, Hiroto MATSUURA, Kazuya ICHIMURA, Md. Maidul ISLAM, Keita SHIMIZU, Kazuma FUKUI, Masato OHUCHI, Kunpei NOJIRI, Akihiro TERAKADO, Naomichi EZUMI, Mizuki SAKAMOTO and Tsuyoshi IMAI
  • 学会等名: 25th Interanational Toki Conference
  • 発表場所: セラトピア土岐（岐阜県土岐市）
  • 年月日: 2015-11-03 – 2015-11-06
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical Simulation Study of Plasma Flow in the GAMMA10/PDX End-cell Using a Fluid Code (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Takeda, Y. Nakashima, A. Hatayama, M.S. Islam, K. Ichimura, M.M .Islam, K. Shimizu, T. Fukui, M. Sakamoto and T. Imai
  • 学会等名: 15th International Workshop on Plasma Edge Theory in Fusion Devices
  • 発表場所: 奈良春日野フォーラム（奈良県奈良市）
  • 年月日: 2015-09-10 – 2015-09-11
  • 国際学会