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88-175
JT -60 OH (1) 61年3月実験結果のレビュー
1 986年 11月
J T-60チーム
日本原子カ研究所Jopan Atomic Energy Reseorch Institute
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JAERI-M reports are issued irregularly. Inquiries about availability of the reports should be addressed to Information Division, Department
of Technical Information, Japan Atomic Energy Research Institute, Tokai-mura, Naka-gun, Ibaraki-ken 319-11, Japan.
© Japan Atomic Energy Research Institute, 1986
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JAERI-Mレポートは.日本原子力研究所が不定期に公刊Lている研究報告書です。
入手の間合わせは. 日本原子力研究所技術情報部情報資料課(319-Il茨城県郎河期;東海村)
あて.お申しこしください。なお，このほかに財団法人原子力弘前会資料センター(319-11;;:城
県郎珂f，fl東海村日本原子力研'先所内)で複写による笑i!iJi(布をおこなっておりま・す。
]AERI-M reports are issued irregularly
Inq凶riesabout avai/a凶lityof the reports should be addressed to InfonnatIon Division. De戸lTtment
of Technical Information. ]apan Atomic Energy Research Institute. Tokai-mura. Naka-gun.
Ibaraki-ken 319--11. ]apan
。JapanAtomic Energy Research Institute. 1986
制』駐兼発行 日本原子力研究所
印 刷 目立高速印刷株式会社
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J T -60 0 H(I)61年 3月実験結果のレピュー
日本原子力研究所那珂研究所
臨界プラズマ研究部・ JT -60試験部
J T -60チーム+
( 1 986年10月29受理)
1986年 3月tζ行なった. J T -60ジュール・プラズマ実験の結果について述べる。最
大プラズ7 電流 2MA，平均プラズ7 密度 5.7X 1019 m蜘 3 エネルギー閉じ込め時間 0.4
-O. 5秒を得た。詳細なジュール・プラズマの特性について述べる。
那珂研究所;干311・02 di減収.那珂郡那何町大字向山801・1
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十)J T -60チームリスト
阿部，相川，赤岡，赤坂.秋場，秋野，秋山，安東，安納，青柳，新井，荒川，荒木，安積，大楽，
海老沢，藤井，福田闘，福岡崎，古川，浜松，原口，林，平塚，平山，飯田，広木，蛭田，
人見，本田，堀池，細回，細金，石毛，飯田，飯島，池田，今井，井被，伊佐治，井坂，石原，
伊藤偶，伊藤嗣，金井，加藤，河合，川俣，木原，川崎.菊池，木村閑，木村由，岸本，北原，
北村，狐崎.清野，児玉，小出，小池 1)¥又.近藤，木島.久保，国枝，倉形，栗原，栗山，
黒田，前野，松阻，松川儲，松川圏.松屠，松岡.宮，宮地，三代，水橋，水野，村上，
武藤，永見.永島骨，永島田，永谷，中村糟，中村南，長島，根本，関谷，新倉，二宮，西谷，西山.
野亦，熊代谷，荻原，大麻，大賀，大原，大久保，大森醐，大森欄，大森閑，大里，大島，
太田，小原，大内，奥村，大都，及川，小関，三枝，坂本，逆井，坂田，佐藤，沢畠，柴沼，
柴田，清宮，関闘，関田，蔀，嶋田，清水暢，清水田，下村，篠崎，白井，白形，菅沼，菅原，
杉江，砂押，鈴木偶，鈴木鰯，鈴木田，鈴木田，鈴木佃，田平，高橋関，高橋廟，高橋閲，
高津，高安，武田，竹内，諸塚，回村，田中園，田中間，田中附，谷，寺門，飛回，徳竹，
戸塚，豊島，次回，辻，塚原，恒間，上原刷，上原嗣，民家，浦川，浦本，牛車，薄井，渡辺，
柳生，山田，山本，山下暢，山下偶，矢野，績倉，横溝，米111，吉田，吉川，芳野
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Review of JT-60 Experiment (March 1986)
JT-60 Team+
Department of Large Tokamak Research Department of JT-60 Facility
Naka Fusion Research Establishment Japan Atomic Energy Research
Naka-machi, Naka-gun, Ibaraki-ken
(Recieved October 29, 1986)
Results of JT-60 experiment with ohmic heating in March 1986 are summarized. A maximum plasma current of 2 MA, an average plasma density
19 -3 of 5.7*10 m and energy confinement time of 0.4-0.5 sec were obtained. Detailed characteristics of ohmic plasmas are discussed.
Keywords: Review, JT-60, Ohmic Heating, Maximum Plasma Current, Average Plasma Density, Confinement Time
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JAER工-M86-175
Review of JT-60 Experiment (~匂rch 1986)
JT-60 Team+
Department of Large Tokamak Research
Department of JT-60 Faci1ity
Naka Fusion Research Estab1ishment
Japan Atomic Energy Research
Naka-machi， Naka-gun. lbaraki-ken
(Recieved October 29， 1986)
Resu1ts of JT-60 experiment with ohmic heating in Ma~ch 1986 are
summarized. A maximum p1asma current of 2 MA. an average p1asma density 19 -3 of 5..1 x 10~~ m J and energy confinement time of 0.4 -0.5 sec were
obtained. Detai1ed characteristics of ohmic p1asmas are discussed.
Keywords: Review， JT-60， Ohmic Heating， Maximum Plasma Current，
Average P1asma Density. Confinement Time
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JAERI-M 86-175
JT-60 Team
T. ABE, H. AIKAWA, N. AKAOKA, H. AKASAKA, M. AKIBA, N. AKINO, T. AKIYAMA, T. ANDO, K. ANNO, T. AOYAGI, T. ARAI, K. ARAKAWA, M. ARAKI, M. AZUMI, M. DAIRAKU, N. EBISAWA, T. FUJII, T. FUKUDA, T. FUKHDA, H. FURUKAWA, K. HAMAMATSU, T. HARAGUCHI, K. HAYASHI, H. HIRATSUKA, T. HIRAYAMA, K. IIDA, S. HIROKI, K. HIRUTA, N. HITOMI, M. HONDA, H. HORIIKE, R. HOSODA, N. HOSOGANE, H. ICHIGE, S. IIDA, T. IIJIMA, Y. IKEDA, T. IMAI, H. INAMI, N. ISAJI, M. ISAKA, M. ISHIHARA, H. ITOH, Y. ITOH, T. KANAI, T. KATOH, M. KAWAI, Y. KAWAMATA, Y. KIHARA, K. KAWASAKI, M. KIKUCHI, H. KIMURA, T. KIMURA, H. KISHIMOTO, K. KITAHARA, S. KITAMURA, A. KITSUNEZAKI, K. KIYONO, K. KODAMA, Y. KOIDE, T. KOIKE, M. KOMATA, I. KONDO, S. KONOSHIMA, H. KUBO, S. KUNIEDA, S. KURAKADA, K. KURIHARA, M. KURIYAMA, T. KURODA, M. MAENO, S. MATSUDA, M. MATSUKAWA, T. MATSUKAWA, M. MATSUO, M. MATSUOKA, N. MIYA, K. MIYACHI, Y. MIYO, K. MIZUHASHI, M. MIZUNO, Y. MURAKAMI, M. MUTOH, M. NAGAMI, A. NAGASHIMA, K. NAGASHIMA, S. NAGAYA, H. NAKAMURA, Y. NAKAMURA, T. NAGASHIMA, M. NEMOTO, Y. NEYATANI, S. NIIKURA, H. NINOMIYA, T. NISHITANI, T. NISHIYAMA, H.- NOMATA, S. NOSHIROYA, N. OGIWARA, K. OHASA, T. OHGA, H. OHHARA, M. OHKUBO, K. OHMORI, S. OHMORI, Y. OHMORI, Y. OHSATO, T. OHSHIMA, M. OHTA, Y. OHARA, Y. OHUCHl, Y. OKUMURA, K. OTSU, A. OIKAWA, T. OZEKI, M. SAIGUSA, K. SAKAMOTO, A. SAKASAI, S. SAKATA, M. SATO, M. SAWAHATA, K. SHIBANUMA, T. SHIBATA, M. SEIMIYA, M. SEKI, S. SEKI, M. SHITOMI, R. SHIMADA, K. SHIMIZU, M. SHIMIZU, Y. SHIMOMURA, S. SHINOZAKI, H. SHIRAI, H. SHIRAKATA, K. SUGANUMA, T. SUGAWARA, T. SUGIE, H. SUNAOSHI, K. SUZUKI, M. SUZUKI, N. SUZUKI, S. SUZUKI, Y. SUZUKI, S. TAHIRA, M. TAKAHASHI, S. TAKAHASHI, T. TAKAHASHI, H. TAKATSU, Y. TAKAYASU, S. TAKEDA, H. TAKEUCHI, T. TAKIZUKA, S. TAMURA, E. TANAKA, S. TANAKA, T. TANAKA, K. TANI, T. TERAKADO, K. TOBITA, T. TOKUTAKE, T. TOTSUKA, N. TOYOSHIMA, T. TSUGITA, S. TSUJI, Y. TSUKAHARA, M. TSUNEOKA, K. UEHARA, M. UEHARA, K. UJIIE, H. URAKAWA, Y. URAMOTO, K. USHIGUSA, K. USUI, K. WATANABE, J. YAGYU, K. YAMADA, M. YAMAMOTO, 0. YAMASHITA, Y. YAMASHITA, K. YANO, K. YOKOKURA, H. YOKOMIZO, 1. YONEKAWA, H. YOSHIDA, M. YOSHIKAWA, R. YOSHINO.
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JT-60 Team
T. ABE， H. AlKAWA， N. AKAOKA， H. AKASAKA， M. AKIBA， N. AKINO， T. AKIYAMA， T. ANDO， K. ANNO， T. AOYAGI，T. ARAI， K. ARAKAWA， M. ARAKI， M. AZUMI， M. DAIRAKU， N. EBISAWA， T. FUJ工工， T. FUKUDA， T. FUKUDA，
H. FURUKAWA， K. HA凶 MATSU，T. HARAGUCHI， K. HAYASHI， H. HlRATSUKA， T. HlRAYAMA. K. IIDA， S. HIROKI， K. HIRUTA， N. HITOMI， M. HONDA， H. HORllKE， R. HOSODA， N. HOSOGANE， H. 工CHIGE，S. 工工DA，T. 工IJlMA，
Y. lKEDA， T. lMAI， H. lNAMI， N. ISAJI， M. ISAKA， M. ISHlHARA， H. ITOH，
Y.工TOH，T. KANAI， T. KATOH， M. KAWAI， Y. KAWAMATA， Y. KlHARA， K. KAWASAKI， M. KlKUCHI， H. KlMURA， T. KIMURA， H. KISHIMOTO， K. KIT.組ARA，S. KITAMURA， A. KITSUNEZAKI， K. KIYONO， K. KODAMA， Y. KO工DE，T. KOlKE， M. KOMATA， 1. KONDO， S. KONOSHlMA. H. KUBO， S.殴JNIEDA.S. KURAKADA， K. KURlHARA， M. KURIYAMA， T. KURODA， M. MAENO， S. MATSUDA， M. MATSUKAWA， T. MATSUKAWA， M. MATSUO， M. MATSUOKA， N. MIYA， K. MIYACHI， Y. MIYO，
K. -MIZUHASHI， M. MIZUNO， Y. MURAKAMI， M; MUTOH， M. NAGAMI， A.NAGASHlMA， K. NAGASHIMA， S. NAGAYA， H. NAKAMURA， Y. NAKAMURA， T. NAGASHIMA， M. NEMOTO， Y. NEYATANI， S. NllKURA， H. NINOMIYA， T. NISHITANI，
T. NISHIYAMA， H. NOMATA， S. NOSHIROYA， N. OGIWARA， K. OHASA， T. OHGA， H. OHHARA， M. OHKUBO， K. OHMORI， S. OHMORI， Y. OHMORI， Y. OHSATO. T. OHSHIMA， M. OHTA， Y. OHARA， Y. OHUCHI， Y. OKUMURA， K. OTSU， A. OIKAWA，
T. OZEKI， M. SAIGUSA， K. SAKA脂JTO，A. SAKASAI， S. SAKATA， M. SATO， M. SAWAHATA， K. SHIB~仏， T. SHIBATA， M. SEIMIYA， M. SEKI， S. SEKI， M. SH工TOMI，R. SHlMADA， K. SHIM工ZU，M. SHIMIZU， Y. SHIMOMURA， S. SHINOZAKI， H. SHlRAI， H. SHlRAKATA， K. SUGANUMA， T. SUGAWARA， T. SUGIE， H. SUNAOSHI， K. SUZUKI， M. SUZUKI， N. SUZUKI， S. SUZUK工，Y. SUZUKI， S. TAHlRA， M. TAKA混ASHI，S. TAKAHASHI. T. TAKAHASHI， 日.TAKATSU， Y. TAKAYASU， S. TAKEDA， H. TAKEUCH工， T. TAKI ZUKA ， S. TAMURA， E. TANAKA， S. TANAKA， T. TANAKA， K. TANI， T. TERAKADO， K. TOBITA， T. TOKUTAKE， T. TOTSUKA， N. TOYOSHlMA， T. TSUGITA， S. TSUJ工， Y. TSUKAHARA， M. TSUNEOKA， K. UEHARA， M. UEHARA， K. UJIIE， H. URAKA¥lA， Y. URAMOTO，
K. USHIGUSA， K. USUI， K. WATANABE， J. YAGYU， K. YAMADA， M. YAMAMOTO， O. YAMASHITA， Y. YAMASH工TA，K. YANO， K. YOKOKURA， H. YOKOMIZO， 1. YONEKAWA， H. YOSHIDA， M. YOSHlKAWA， R. YOSHINO.
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目 次
1. はじめに
1. 1 61年 3月OH(I)実験の目的...・H ・......・ H ・...
1.2 実験手11頃及び経過
1.3 放電領域と代表的放電例 …....・ H ・........・ H ・........・ H ・...・ H ・......・ H ・.......・ H ・ 3
2. プラズマ制御 ...・ H ・..…..，・ H ・..………・・・…'"・ H ・..……………...・ H ・......・ H ・..，・ H ・.....・ H ・ 8
2.1 新制御方法 ..，・ H ・"………'"・ H ・.....・ H ・.....・ H ・.....・ H ・..…..，・ H ・-…...............・ H ・ 8
2.2 60年OH(l)と61年OH(I)の比較 .，.・ H ・.....・ H ・..…...・ H ・..…….，.・ H ・H ・H ・-・…・ H ・H ・ 23
2.3 まとめ・ H ・H ・.，…'"・ H ・..……...・ H ・.，…...・ H ・..………...・ H ・.....・ H ・H ・H ・.....・ H ・H ・H ・ 41
3. 計測装置の調整結果 ....・ H ・....…....・ H ・....・ H ・・・ H ・H ・'"・ H ・.......・ H ・-….，.・ H ・............. 42
4. ダイパータ特性 ……....・ a・....・ H ・-…....・ H ・-….....・ H ・....・ H ・...・ H ・....・ H ・....・ H ・....…… 78
4.1 圧力測定 …...・ H ・.....・ H ・H ・H ・.....・ H ・.....・ H ・..……..，・ H ・.........….......…'"・ H ・H ・H ・ 78
4.2 粒子排気量 ・・ H ・H ・.....…....・ H ・....・ H ・....・ H ・....・ H ・........・ H ・‘・ H ・H ・'..…......・ H ・-…・ 80
4.3町ダイパータ板の温度測定 '"・ H ・......・ H ・.....・ H ・..…'"・ H ・..……'"・ H ・.....・ H ・-…… 81
4.4 まとめ '"・ H ・.....・ H ・"…..，・ H ・.....・ H ・.....・ H ・.....・ H ・H ・H ・.....・ H ・.....・ H ・H ・H ・..……… 83
5. ポンプリミタ …..，・ H ・......・ H ・..………..，・ H ・.....・ H ・.....・ H ・.....・ H ・..……'"・ H ・H ・H ・..… 90
5.1 実験方法 ・・ H ・H ・....・ H ・-…....・ H ・....・ H ・....・ H ・....・ H ・-…....・ H ・‘・ H ・H ・......・ H ・-・・ H ・H ・ 90
5.2 排気特性 ....・ H ・-…....・ H ・.......・ H ・-…......・ H ・....…・……...............… H ・H ・...・ H ・-… 91
5.3 実効粒子閉じ込め時間測定 ・・ H ・H ・…・・ H ・H ・.......・ H ・......・ H ・....・ H ・-… H ・H ・'"・ H ・ 92
5.4 静電プロープ測定 ...・ H ・..…...・ H ・.....・ H ・.....・ H ・.....・ H ・.....・ H ・.....・ H ・H ・H ・......・ H ・ 93
5.5 熱負荷の評価…............・ H ・........・ H ・....・ H ・......・ H ・...・ H ・..................・ H ・H ・H ・-・・ 94
5.6 まとめ ...・ H ・..……...・ H ・......・ H ・…・・ H ・H ・.....・ H ・..…...・ H ・........・ H ・......・ H ・......・ H ・-・・ 96
6. 粒子ノぜランス ….，.・ H ・.....・ H ・..…...・ H ・.....・ H ・.....・ H ・H ・H ・.....・ H ・..............・ H ・..……… 103
7. エネルギー閉じ込め …...・ H ・.....・ H ・.....・ H ・.....・ H ・.，……...・ H ・..…...・ H ・.....・ H ・.....・ H ・.， 109
7.1 概要….....・ H ・-…....・ H ・...・ H ・.....・ H ・....…'"・ H ・-…....・ H ・....・ H ・....・ H ・......・ H ・.... 109
7.2 電子密度分布・電子温度分布・ワンターン電圧・・ H ・H ・.............・ H ・.....・ H ・.， 109
7.3 エネルギー閉じ込め時間 ……....・ H ・..…...・ H ・"…...・ H ・.....・ H ・.....・ H ・"…'"・ H ・.... 118
7.4 Zeff'・e・....…・…..…・・・…-…・・・…・・・…・・…・…・・・…・・……....・H ・....・......…・・・…・・・… 123
7.5 TelO)の比例則 ...・ H ・..…...・ H ・H ・H ・.....・ H ・.....・ H ・H ・H ・..…‘ H ・H ・.....・ H ・.....・ H ・..… 130
7.6 電流分布の推定 ・H ・H ・H ・H ・.....・ H ・...・ H ・H ・.....・ H ・.....・ H ・.....・ H ・H ・H ・....・ H ・H ・H ・..… J 31
7.7 sawtooth振動の周期 .，.・a・......・ H ・........・ H ・....・ H ・....・ H ・-…...・ H ・....・ H ・-…… 138
7.8 非定常解析 …・ H ・H ・-・….........................................‘................................. 142
7.9 密度の時開発展のシミュレーション・ H ・H ・.....・ H ・-
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JAERI-M 86-175
8.2 • f V ^ 7 7 ° - > 3 V 173
9. Jfe|tiS&. -*®Mm<& 179 io. 2 MAmmm&omm iss
IO.I -fyx^n.m.±L±.tt'<Dmm iss 10.2 ¥?4»%mWiWMM<0±M 197 10.3 2MAflat topt?ffl|@fi 199
11. l i f t 200 m m 201 mmmmmx 202
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JAERI-M 86・175
8.2 ディスラプション ・…...・ H ・...………...・ H ・..………・・・…・・…・….....・ H ・…一-…・・・… 173
9. 放射領失，不純物関係・・ H ・H ・........・ H ・.........・ H ・.....…...・ H ・....・ H ・-…....・ H ・.....・ H ・-… 179
10. 2 MA放電調整の展望 …...・ H ・..…...・ H ・.....・ H ・H ・H ・..…...・ H ・..………...・ H ・..………… 188
10.1 プラズマ電流立上け恭の調整 .....・ H ・....・ H ・.....……・...・ H ・-….....・ H ・-……...・ H ・... 188
10.2 Fコイル初期励磁電流の上昇 ....・ H ・…….....・ H ・.....…....・ H ・....・ H ・-…-…・...・ H ・.. 197
10.3 2MA f1at topでの調整...・ H ・.....・ H ・..…………...・ H ・..・ H ・H ・.....・ H ・..…...・ H ・. 199
11.まとめ・ H ・H ・H ・H ・.....・ H ・.....・ H ・.....・ H ・..…...・ H ・.....・ H ・..…...・ H ・.....・ H ・.....・ H ・.....・ H ・.. 200
謝 辞 ....・ H ・............・ H ・........・ H ・....・ H ・...・ H ・.....…....・ H ・-…....・ H ・-…・・ H ・H ・....・ H ・... 201
関連発表論文....・ H ・...・ H ・....・...……・ H ・H ・....・ H ・....・ H ・.......・ H ・-……....・ H ・...・ H ・.....・ H ・... 202
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JAERI-M 86-175
Contents
1. Introduction 1 1.1 Objectives of OH(I) Experiment in March 1986 1 1.2 Experimental Procedure 1 1.3 Operation Region and Typical Discharge 3
2. Plasma Operation 8 2.1 New Method of Plasma Control 8 2.2 Comparison between Ohmic Discharges in 1985 and in 1986 23 2.3 Summary 41
3. Operation of Diagnostics 42 4. Divertor Characteristics 78 4.1 Neutral Pressure 78 4.2 Particle Exhaust 80 4.3 Temperature Increase of Divertor Plate 81 4.4 Summary 83
5. Pump Limiter 90 5.1 Experimental Procedure 90 5.2 Exhaust Characteristics 91 5.3 Effective Particle Confinement Time 92 5.4 Measurement with Electrostatic Probes 93 5.5 Estimate of Heat Flux 94 5.6 Summary 96
6. Particle Balance 103 7. Energy Confinement 109 7.1 Abstract 109 7.2 Profiles of Electron Density and Temperature and Loop
Voltage 109 7.3 Energy Confinement Time 118 7.4 Z e f f 123 7.5 Scaling of Te(o) 130 7.6 Discussion on Current Profile 131 7.7 Period of Sawtooth Oscillation 138 7.8 Analysis of Time Evolution of Plasma Column 142 7.9 Simulation of Time Evolution of Plasma Density 148
(7)
JAER[-M 86-175
Contents
1. Introduction. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • . . . . • • • • . •• • • • • • • •• • • • • • • • • • • • • . 1
1.1 Objectives of OH(I) Experiment in March 1986 .••••...••.•.••••• 1
1.2 Experimenta1 Procedure •••••••••••••••••••.••••••.••••.•••••.•• 1
1.3 Operation Region and Typica1 Discharge •••••••.•••.••••..•••••• 3
2. P1asma Operation ••••••.••••••.••••.••••••••••••.•.•••••••••••.••• 8
2.1 New Method of P1asma Contro1 •••••••••••.••.••••.•••.•.•••••••• 8
2.2 Comparison between Ohmic Discharges in 1985 and in 1986 •••.•.. 23
2.3 S¥盟国ary•••••••••.••••••••.••••..•.••••.••••••..•••.•••••.••.•• 41
3. Operation of Diagnostics ••••••••••••••••••••.•••.....•••.••••••.. 42
4. Divertor Characteristics •.••••••••••••••••••••.•••••••••••••••••• 78
4.1 Neutra1 Pressure .•••••••••••••••••••••••••••••••••.••••••••••• 78
4.2 Partic1e Exhaust •••••••••.••••••••••••••••.••••••••••••••••••• 80
4.3 Temperature Increase of Divertor P1ate ••••••••••••••••••.••••• 81
4.4 Summary....................................................... 83
5. Pump Limiter •••••••.•••••••••••••••••••••••••••••••••••.•••••.•.• 90
5.1 Experimenta1 Procedure •••.••••••••••••••••.•••••••••••••••••.• 90
5.2 Exhaust Characteristics •••••••••••••••••••••••••••••••.••••••• 91
5.3 Effective Partic1e Confinement Time •••••••••••••••.•••••.••••• 92
5.4 Measurement with E1ectrostatic Probes ....・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 93
5.5 Estimate of Heat F1ux ......................................... 94
5.6 Summary. • • • . . • • • • • • • • • . . • • • . • . • • • • • • . • • • • • • • • • • • • • • • • • • . . . • • • • 96
6. Partic1e Ba1ance ••••••••••.•••••••••••••••••••••..•••.••••••••.•• 103
7. Energy Confinement .•••••••••••••••••••••••.•••••••••••••••••••.•• 109
7.1 Abstract ••••••••••••.••••.•••••••.•••••.•.••••..•••••••••••..• 109
7.2 Profi1es of E1ectron Density and Temperature and Loop
Vo1 tage ••••••••••.•••••••••••••••••••••••••••••••.•••••••••••. 109
7.3 Energy Confinement Time .......................................118
7.4 Zeff ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・...............................123
7.5 Sca1ing of Te(o) ••••••••••••.••••••••••••••••••••••••.•.•••.•• 130
7.6 Discussion on Current Profi1e •.•••.•••••••••••••.••••••••••••• 131
7.7 Period of Sawtooth Osci11ation ................................138
7.8 Ana1ysis of Time Evo1ution of P1
(7)
JAERI-M 86-175
8. MHD and Disruption 155 8.1 MHD Characteristics 155 8.2 Disruption , 173
9. Radiation Loss and Impurities 179 10. Procedure of Realizing 2 MA Discharge 188 10.1 Current Rump-up 188 10.2 Initial Charge Current of F-Coil 197 10.3 Flat Top of 2 MA 199
11. Summary 200 Acknowlegement 201 Appendix 202
(8)
JAERI-M 86・175
8. MHD and Disruption •••••••••••••••••••••••••••••••.••••••••••.••• 155
8.1 MHD Characteristics ........・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・......155
8.2 Disruption ••••••••••••••••.••••••••••••.••••.•••••••••••••••• 173
9. Radiation 10ss and Impurities ...............<...................179
10. Procedure of Rea1izing 2 MA Discharge ...........................188
10.1 Current Rump-up •••••••••••••.•••••••.••••••••••••.••••••••••• 188
10.2 Initial Charge Current of F-Coi1 ••••••••••••••••••••••••••.•• 197
J.0.3 F1at Top of 2 MA ............................................. 199
11. Sl盟国ary ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••. 200
Acknow1egement ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••.•••••..••••• 201
Appendix ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 202
(8)
JAERI-M 86-175
1. « U 86 fC
1.1 8l4£3£OH|I)MfcC!)lft
4-@fflOH(I)H^ffl^ 1 ©glftte
I t « © I H I g
I p = 2MA<D£.l&Rtfmm
zm2®g&]titza
£ ^ 3 © g m ? * 3 o
i. 2 sn^nsatflsa
1.1 r-&^tz6i^omimm<ogwmi&<Dtz&<DmmmmMT®miz33z-&<, 1 8 " - ( D 3 ) i S S 1
• 8!3&<D#£te check
• I P ~ 1 M A , OH.7°y X•?£>!%$. • D 1 - s top 7n<=>*\) XK check
3M£
mm • 8!3&<D#£te check
• I P ~ 1 M A , OH.7°y X•?£>!%$. • D 1 - s top 7n<=>*\) XK check
3M£
[f ., DC
• 8!3&<D#£te check
• I P ~ 1 M A , OH.7°y X•?£>!%$. • D 1 - s top 7n<=>*\) XK check
3M£
[f I P ~ 1 M A
7°7X'vffll
, OH(I)
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• I P ~ 1 M A , OH.7°y X•?£>!%$. • D 1 - s top 7n<=>*\) XK check
3M£
- 1 -
]AERI-M 86-175
1.はじ めに
1. 1 61年 3月OHII)実験の目的
今回のOH(I)実験の第 lの目的は
|計誤u器の調整|
である。各計測システムの最低限の調整試験を完了するとともに，不備な点は 4.5月の実験休止
期聞に対策を施す必要がある。
一方，臨界プラズマの早期達成にはタ事イパータ効果が不可欠で・あるため，今回の実験はダイパ
ータ配位に主眼をおき.加熱ターゲ¥yトプラズ7 実現に必要な項目として
Ip = 2 MAの生成及び調整
放電時間10秒の達成
を第 2の目的とした。
更に60年OH(I)実験終了後広 中性粒子入射時におけるプラズマ密度制御を目的としたダイパ
ータ粒子排気装置及び小ポンプリミタ装置が取り付けられた。乙れらの装置の調整及び粒子排気
の特性等をおさえ，加熱実験時の粒子排気量の予想、やポンプリミタ設計のベースデータを得る乙
とが第3の目的である。
1.2 実験手順及び経過
1.1で述べた61年OH(I)実験の目的達成のための実験手/1闘は以下の様に考える。
実験フロー(D 3 ) 達成目標
-機器の健全性 check
o Ip-1MA. OHプラズマの再現
oD1-stopアルゴリズム check
o Ip-lMA による放電時間7-8秒(目標10秒)
運転
JAERI-M 86-175
I • I P ~ 1 . 5 M A , O H d i y W ' < - ^ 7 ° 7 X - 7 © f | 5 |
• I p ~ 2 M A ? ' 4 ' * - : ? 7 " 7 X - 7 ( Z > £ i 5 E & 0 ^ g
I , ~ 1 . 5 M A , OH(I) • I P ~ 1 . 5 M A , O H d i y W ' < - ^ 7 ° 7 X - 7 © f | 5 |
• I p ~ 2 M A ? ' 4 ' * - : ? 7 " 7 X - 7 ( Z > £ i 5 E & 0 ^ g ' _
• I P ~ 1 . 5 M A , O H d i y W ' < - ^ 7 ° 7 X - 7 © f | 5 |
• I p ~ 2 M A ? ' 4 ' * - : ? 7 " 7 X - 7 ( Z > £ i 5 E & 0 ^ g I p ~ 2 M A 7 ° 7 ^ . ' - 7 ( D
&& mm
• I P ~ 1 . 5 M A , O H d i y W ' < - ^ 7 ° 7 X - 7 © f | 5 |
• I p ~ 2 M A ? ' 4 ' * - : ? 7 " 7 X - 7 ( Z > £ i 5 E & 0 ^ g
• I P ~ 1 . 5 M A , O H d i y W ' < - ^ 7 ° 7 X - 7 © f | 5 |
• I p ~ 2 M A ? ' 4 ' * - : ? 7 " 7 X - 7 ( Z > £ i 5 E & 0 ^ g
±?sm
• I P ~ 1 . 5 M A , O H d i y W ' < - ^ 7 ° 7 X - 7 © f | 5 |
• I p ~ 2 M A ? ' 4 ' * - : ? 7 " 7 X - 7 ( Z > £ i 5 E & 0 ^ g
• I P ~ 1 . 5 M A , O H d i y W ' < - ^ 7 ° 7 X - 7 © f | 5 |
• I p ~ 2 M A ? ' 4 ' * - : ? 7 " 7 X - 7 ( Z > £ i 5 E & 0 ^ g
$yy°. \) i?-3?m
• I P ~ 1 . 5 M A , O H d i y W ' < - ^ 7 ° 7 X - 7 © f | 5 |
• I p ~ 2 M A ? ' 4 ' * - : ? 7 " 7 X - 7 ( Z > £ i 5 E & 0 ^ g
• I P ~ 1 . 5 M A , O H d i y W ' < - ^ 7 ° 7 X - 7 © f | 5 |
• I p ~ 2 M A ? ' 4 ' * - : ? 7 " 7 X - 7 ( Z > £ i 5 E & 0 ^ g
S l . 2 - l i 61 f£ OH (I) 31 US? St
-iff ^ ^ »] R3 £ « H © & « « « 6 0 - 6 3/3 ~ 3/8 38 (1) 60¥OHI)7*7Xvfflffla
I P ~ 1 . 5 M A Tpulse~ 5 sec n" e~ 3.3 x 10 1 9 m' 3 , # ± & g t ~ 2.6
(2) I p = 700 kA, 10 sec Mii l jJc (3) 7*l"f ?*** ^ * f r * I p ( 0 ) = 50 kA,
R, =50mii lC^M, I p ~ l M A S : ± t f (4) I p > 1 MASStffilCT sawtooth38£
3/3: m-mmfc 3/6 : ]0&«t'ffliffliffi-uE
Kit
6 0 - 7 3/17 ~ 3/20 0 « b 6 0 - 7
3/24 ~ 3/28 55 (1) I P = 1 M A , 1 0 s e c K « F e ~ 5 . 7 x ] 0 l 9 m - 3 , W ± ^ S i ~ 4.5
(2) I p = 1.85 MA, B T = 4.5 T, q r f f = 2.7 © g ^ t t jft
«*, Ip=--2MAIt l ibTIJ , 7 7 . y h h » , 7 " S H fei!&(C7'^X7 7 ° - > 3 y | e g £ 0
(3) I P = 1MA, 1.5MAI<lTtt-rffl©aS
A - 4 ^ * - r A £ | i & ( , > T , !&%\T-9IDM% (4) *M '< - 9 tti"-#»ffl r 7 t-
Pdi vr x V *"-f / < - ^e-?fifmitt~0.3 P a - m 3 / s
for 7r e= 4 x l 0 ' 9 m ~ 3
(5) #yf') i 9-#yfi) i 9 -<D&*lfr'&.1fitfttLa
P ~ V ~ 2
J E 7 , 7 X - ? ® J S J | 9 ^ I C ± ( 3 , 4" t t l t ,M"?f f lS f-Iflfi^ffiMSft*:,,
3/24 :TDC 120 9s 3/24, 3/25 : K ' S g g
mm, tm
- 2
]AERI-M 86-175
o 1 p - 1.5 MA， OH( 1)ダイパータプラズマの再現
.計測器の調整
o Ip - 2 MAダイパータプラズ?の生成及び調整
.計測器の調整
-ダイパータ粒子排気時のプラズマ密度制御への効果
-粒子排気，密度制御効果
また，上記スケジュールIL沿って実施された実験実積を第1.2 -1表IL示す。
第1.2-1表 61年 OH(1)実験実績
サ戦レ|均I 間
60-6 ¥3/3 - 3/8
備~震警霊i 主な実験 結果
38 I (J) 60年OH(I)プラズ7 の再現
Ip- 1.5MA Tpulse - 5 sec
官'.-3.3 X1OI9m→，村上係数-2.6(2) Ip = 700 kA， 10 sec放篭達成
(3) プレイクダウン条件を 1.¥0)=50kA，
RI =5DmDに変更 Ip-1MA立上げ
ω) 1p> 1 MA放電にて sawtooth発生
o なし60-7 13/17-3/20
55 ¥ (1) Ip = 1 MA， 10 sec放電
n.-5.7X 1019m→，村上係数-4.5
(2) Ip = 1.85 MA， BT = 4.5 T， qeff = 2.7の安定な欣
電を得る。
なお， J p=2 MAlC関しては， フラットトップ開
始直後にディスラプション発生。
(3) Ip=1MA，1.5MAICて計測の調整
調整は順調IC進展
A-4システムを除いて，初Wjデータの収得
(4) ダイパータ粒チ排気のテスト
Pdi<缶百日
ダイパータ粒子排気盈-0.3Paom3/s for 7:'. = 4 X 1019 m-3
(5) ポンプリミター
ポンプリミターのi~本特性がとれた。P缶百erz
主プラズマ密度明大により，中性化似部での純子
WJf古が観測された。
3/24 -3/28
3/3: i豆電試験
3/6; 10秒放電用通電
試験
真空容器架台絶縁不良
の原f息調査，対策
3/24: TDC 120分
3/24， 3/25 :真空容器
架台絶縁不良の原因
調弘対策
の4
JAERI-M 86-175
1.3 mn.ffi&£ttmtommm
1986 tZ3 8<DOmi)XMl&Ztltz J T-6O0tikm(.mi!£)ffii£& 1985 *£©OH(I)©JI&£ HMLXmi.3- lUic^-To fflalli, ftSftttSc*Koi,>T:/7X-7«8U I P ) £ -e©£i OW-mn^g. ( n e ) ( fitTlC^S n e t (t 2 mm A SrFiMf #>£*#btlfc^S©^«»Jn«dl
^mm<ow-mmm^n^ntzm^^m%m^mm?>>'m(D^Msx-w\^Mgx$>?>0) ©t°-?ffi£^l- 0 ^«rt^l985^©OH(I)-C=O0:«^I«t?*l3. j£fe«fiIillc^$£^£!£*£*lT^3 Cttft>frZo I P B . 2MAKJtLn e ©S*4S*5.7 xl0 1 9 m- 3 i t i o W S o S 1 . 3 - l i (b)ICHugill diagrdm £*Th> #ia©$f|i|ill^lft££##!( ( qeff )©&&. Sllft«t«f±^7 / - * (tfe* B T / R ) - C * « ? . wmmwmm®&m*¥f'&'3tdz>mtLx'&*fi>z>mm$ftx ^Zb®X&Z>o ^ 1.3 - 1 IKblli, mM^U&VC'-*? /-$X-%t>Ltzb£>X&V), 4H]©
(1). 3g3&ft££$ft ( q.f )**3ETF-C«>. ££tt^>f'<-*tt«#di**C<fc#ffWST?# fcf(->3"/^^*- E1093) o
(2) W±^°7 P< - ^ l c L r ^ 5 . 7 Kfii£-f S«K#OHft»CTat |S i? ! i -e* .5¥o £ £ ( t # f 2 * J f £ L - t , Sc»©^v i .x | i ^ l985^OH(I )©i^©5#^ t . ^ [a l i2e©10f>
E1Q9G tty4'<-?1&mx-&Ztf, ') Z ?-j&MiZ&^XbM&fc, 10secKcm*if#t.4xr^ S„ e iog^wxf t ic fcf ) , ^1.3-4EUc^-r<fc-2»c. &K*>±iF«cJtL-03>o < »?««>£<: i*i-C=#, « l ^ | g ^ f # t > n - r i ^ o 7'7X-7ma£2MA0HSSfflSglco^Tli. gllOSlcr ^ ^ 5 * * , Sffifflicl^Sffi 'SjBcmtLTm^tLr^S^^X-^mBSfflft^fflfi 1.85MACE 1093. B 1.3-3H#fiPJ - C*'S 0 2 M A M f - a 7 7 7 h h .y7°300ms ^ T ^ S fc©ffl,
« # , 40©OH(I)fgS&<DttSttjSfc«0J±L-r, I P = lMA(E1055)©J#S£f fn .3 -4 ia (C, I P = l£MAfflJ#&£3U. 3 - 5 0 I C ^ - T o
- 3 -
JAERI-M 86・115
1.3 放電領織と代表的放電例
1986年3月のOH(IJで達成された JT-60の放電〈運転)領域を 1985年のOH(I)の場合と
比較して第1.3-1図に示す。本国alは，代表的な放電についてプラズマ電流(Ip )とそのとき
の平均電子密度(九)(以下に述べる L とは 2mmμ波干渉計から得られた密度の線績分Jn.dl
を磁場の平衡解析から得られた最外殻磁気面を績切る μ波の光路長で割った値である。)のピー
ク値を示す。点線内が 1985年のOH(I)での放電領域であり.放電領域がさらバ拡大されている
乙とがわかる。 hは， 2MAI乙達し fleの最大値は 5.7x 1019m-3 となっている。第 1.3ー1図
(bll乙Hugi11 diagrdmを示す。本図の縦軸は実効的安全係数(q.rr )の逆数，横軸は村上パラ
メータ (TI."BT/R)であり，放電或いは装置の性能を特徴づける図として従来から使用されて
いるものである。第1.3-1図b)は，同国a)を規格化パラメムタで表わしたものであり.今回の
実験で得られた結果は以下の様に要約出来るd
l1l実効的安全系数(q .fr )が3以下でも，安定なダイパータ放電が出来るととが再確認でき
た事(ショ・y トナンバー E 1093)。
(2) 村上パラメータにして約 5.71ζ相当する密度がOH放電にて達成可能で・ある事。
さらに特記事項として.放電のバノレス幅を 1985年OH(I)のときの 5秒から今回は2倍の10秒
l乙のばす乙とができた乙とが挙げられる。第1.3-3図に，代表的なプラズ7 電流波形を示す。
E 1096はダイパータ放電であるが， リミター放電においても問機l乙， 10 sec放電が得られてい
る。乙の長パルス化l乙より，第1.3-4固に示すように，密度も去年に比してゆっくり高める乙
とができ，高い密度が得られている。プラズ7 電流2MAの調整の展望については，第10章Iζて
述べるが，現在のと乙ろ安定な放電として得られているプラズマ電流の最大値は l.B5MA(E
1093，第1.3-3図参照である。 2MA放電ではフラットトップ300msを得ているものの.
コンディショニング不足により，ディスラプションが発生している。
なお，今回のOH(I)実験の代表的放電例として， Ip = 1 MA ( E 1055)の場合を第1.3-4図
IC:， p = 1.5 MAの場合を第1.3-5図l乙示す。
-3-
JAERI-M 86-175
[MA]
• : Limiter o ; Divertor
(OM o 85'
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•^(x10V/T) 3fcl .3-lH(b) Hugill Diagram
- 4
JAERI-M 86噌 175
. : Limiter 。:Oivertor
畑語。。105・
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10弱。 85・。刷/
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j dose dozz/ K掲『一 j
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欄ム唱孟ζ'手lv'g・帽1も。o-'" n ー 1011
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(x 1019rn3)
n. x h放電領域図
"e 第1.3-1図(a)
・ : Limiter 。:Divertor
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1.，.1 。怖"。
。:n101掲
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4"'ず e -，伽 J胃 '剛O!' "':'"飽量
1111叩申E吻'L」値 .F伊伊4 Lんa岨
5 刷帥b唱伊Fピ..0 ..1 101聞田 II~I _.0. ，，-' HI :- .--- .' _，1刷';句EJ"も~-ム~..勺百í7 101・
岨・1'" 釧闘T
3
0.5
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Diagram HugilJ 第1.3-1図(b)
-4-
JAERI-M 86-175
[MA]
-, , , , p. -i 1 r
.EI093 / (86'March)
E1035 / (86* March)
4 6 Time [sec]
'1.3-20 R.mr7?z^nffi.m&
10r
4.3x10 , aAc—. I !
85' OH (I) E663 Ip*I.OMA - ^
- 10.0Pom'/sec / h«1.3x1ff7m'sec/ - mfftk 5 « c /
5.7x10,3/cc
"T 86'March OH U) E1055 Ip=1.0MA 6.0Par$sec
ri*5.6x10,'/m'-sec AVWMt lOsec
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»i.3-3H m&.cr>#mni
JAER[-M 86-175
/E1093 (86
1Ma問h)
E595ノ
185ij
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代表的プラズマ電流波形第 1.3-2図
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第1.3-5図
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JAERI-M 86-175
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- 8 -
JAERI-M 86・175
2. プラズマ制御
今回行なったプラズマ制御手法は基本的には前回と同じであるo そ乙で前回既に述べた結果は
省略し，新たに今回試みた方法及び前回との相違点を中心に述べる。
今回新たに試みた方法は以下の通りである。
i) 10秒放電
ii) IF(O)=50kA， Ip -1MA立上げ
iii)ディスラプション時の停止処理
jv) 1 p 立ち下げ時のディスラプション回避
V) 1 p 制御]ゲインの上昇
Vi) 1 p = 2 MA放電
vii)ダイパータ粒子排気装置による粒子排気
但し vi)vij) IC関しては，別途第10章及び第4章で詳しく述べる。
次に前回の60年OH([) 実験と今回の実験との比較及び相違点として以下の項目について述
べる。
i)放電全体の比較
ii)平衡配位の比較
iii)その他の制御特性の比較
・プラズ7 垂直位置の変化
.密度制御
• vo 1 t ・secの消費
2.1 新制御方法
2. 1. 1 10秒放電
60年OH([)実験の結果より，臨界プラズマ実験のためには放電時間の長パルス化 (5秒→10秒)
が必要でーある乙とが判明した。そこで60年度後半の実験休止期間中IC，長パルス化のための各種
改造が実施された。
ハード上，及びプラズ7 制御上の長パルス放電の問題点摘出を目的として， r p = 1 MAによ
る10秒放電を実施し(第 2.1-1図)，特lと問題点のない乙とを確認した。但し， V¥ooPのデー
タ保存置が約8kWであり 8秒以降のデータがない点が問題であり，今後改良する必要がある
と恩われる。
2.1. 2 1 F (0) =50 kA， 1 p - 1 MA立上げ
Fコイル電源の回路図を簡易的Iζ示すと第 2.1-2図となり，又，プラズマ電流立上げ時にお
ける制御方式は，第 2.1-3図に示すように(1)， (IT)，(皿)の 3段階で変更されている。すなわち，
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JAERI-M 86-175
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- 9 -
]AERI-M 86-175
(J) PSFlによる電圧プレプロ制御...・ H ・H ・H ・. l = 0からMSo投入まで
(II) PSF 1による[p フィードパック制御….MSo投入よりしが循環電流レベル
(-4 kA)になるまで
(m) PSF2による[p フィードパック制御…..(IT)の後
(UJは， [F > 0.0でち[p 制御を可能とするため，今回新たに加わった制御方式であり， Fコイ
ル初期励磁電流値を大きくしたとき.すなわち大きいVSECを使用するときに有効である。
Fコイル初期励磁電流値(I.(0) )が35kAのときの 700kA立上げにおいては，何も調整し
なくても，第 2.1-4図iζ示すように， (IlJt;>ら(皿)への移行がスムーズに実行され今回も去年と同
様のよいプラズマ電流の立上りを得た。一方，今回初めて試みた [F(0)=50kAの場合は，第 2.
1-5図(a)に示すように 200ms頃に実行されている(IT)から(皿)への移行がうまく L、かず，ワンター
ン電圧にスパイクが発生し，プラズマ電流も乱れていた。そ乙で JoulePhase移行時期を120
msから 140ms 11:.のばし，聞から(阻)への移行の円滑化を試みた。結果を第 2.1-5図(b)l1:.示す
がかなり改善されている乙とが分かる。まだ220，240msのと乙ろでワンターン電圧 rp ，
[PSP!， [PSP21ζスパイク状のものが見られるがこれは，F電源パンクのBPPによるものであ
り，乙れを避けるには F電源の改造が必要である。
2.1.3 プラズマディスラプション時の停止処理(ディスラプションストップ)
以下のような現象がOH!I)実験(昭和印年4月から 6月の問実施)にて観測された。すなわち，
プラズマがディスラプションを起こしてプラズマ電流が急激に減少すると，空心変流器コイル
(以降Fコイルと略す)電源はプラズマ電流をプレプログラムの設定値lζ戻そうとフィードパッ
クを行い， Fコイル電流を急速に立下げる乙とによりプラズマ電・流を再立上げしようとする。乙
の時，全系実時間制御計算機(以降[:と略す)はFコイルの通電容量過大を検出しソフトラン
ディングフェーズへフェーズ移行するが，そこでもプラズマ電流フE レプログラムを流し続けたた
め Fコイル電源はなおもプラス:7電流をプレプログラム通りにしようと Fコイル電流値を下けd
続け，最終的にはFコイルの過電流を引き起乙し保護がかかって停止した。乙の現象が起った場
合の代表的なプラズマ電流波形を第 2.1-6図iζ示す。この時の問題点は Fコイル過電流もさ
る乙とながらプラズマ電流が再立上げをする時に発生する大量の硬X線，中性子線によるごこれ
らは， リミタを領傷させたり，真空容器を放射化させたりするなど実験運転11:.大きな制約をもた
らすものである。そこでこれを回避するための方策を検討した結果次の 2つの対策を n，ζ講じ
て本実験11:.備えた。
(1) ディスラプションの検出をプラズマ電流の F降速度で行う。すなわち.以下の時ディスラ
プションと判定する。
1 p (現状値)三三甲・ 1P (前回指令値)
1 p ，プラズマ電流， 可;放電条件(例えば0.7-0.8)
-9-
JAERI-M 86-175
(2) ( l l f f l r ^ ' J X A f f ^ y / i / a y i s i i l i J m : ^ , m-6lC7°yX-?m<M.m$i,7*-x
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7° 7x--7«Mi-6T0-'B#ffl«ffiBMJi)S©a^fY x 7 r • > 3 yfift < fc-, fc0
*iS!«, m t«s, jan r ft-iJDsiafls+tt - -yxxAj (#&§gg#> 1985
- 1 0 -
]AERI-M 86-175
(21 (1)のアルゴリズムでディスラプションが検出されたら，直ちにプラズマ電流低減フェーズ
IL移行させ，そのプラズマ電流指令値をプレプログラム値の替りに現状値で置き換える。そ
れ以降，プレプログラムで与えられた立下げの傾きで指令値を作っていく。
乙れらの対策iとより，ディスラプションの発生後のプラズマ電流再立上げを防止で・きる乙とが
本実験で確認された。その時のプラズマ電流波形を第 2.1-7図に示す。
2.1.4 1 p 立ち下げ時のディスラプション回避
現在のプラズマ位置制御法においては，プラズマ水平位置の検出法としてマルチポール・モー
メント法を採用している。従って，プラズマ電流立ち下げ時IL. プラズマの内部インダクタンス
の上昇とともに，水平位置の指令値が一定であるにもかかわらずプラズマが内側へ移動してしま
う。そして，プラズマと内側リミタとの接触が始まりプラズマ電流が十分IL下がりきらないうち
に.ダイパータ配位から固定リミタ配位に移行する。ダイパータ配位から固定リミタ配位への移
行時には， リミタとプラズマの相互作用により電子密度の減少が十分に行われず，ディスラプシ
ョンIL至る乙ともある。この場合，ディスラプション発生時のフ。ラズマ電流が高いので危険であ
る。そζで， ζの改善策として，プラズマ立ち下げ開始と同時に，プラズマ水平位置の指令値を
さらに外側へシフトさせる制御を試みた。指令値のシフト幅は，指令値一定におけるプラズマの
内側への移動の様子から類推した。乙の制御法の改善より，①ダイパータ配位からリミタ配位へ
移行する時刻が遅れ，仮ILディスラプションが生じても，プラズマ電流値が小さいので電流消滅
の速度が小さくなる，②ダイパータ配位から固定リミタ配位への移行がゆっくり進むので，急激
な不純物等の混入が少なくなり，ディスラプションを回避できる，という効果が期待される。
第 2.1-8図(a)は，従来の方法で，プラズマ水平位置の指令値dR ref をプラズマ電流立ち下
げ時も一定lζ保っている例である。プラズマの水平位置はプラズマ電流の立ち下げ開始と同時に
内側へ移動し， 0.24sec後に固定リミタ配位へ移行している。電子密度は，固定リミタ配位へ
の移行時に少し上昇している。乙れに対して，第 2.1-8図(b)は，プラズマ電流立ち下I'開始と
同時に dRref
を6cm/ secで外側へシフトさせた例である。固定リミタ配位への移行は，
プラズマ電流立ち下げ開始から 0.32sec後に延び，電子密度もなめらかに減少している。ダイ
パータ配位から固定リミタ配位へ移行する時FBIコ ドで計算したプラズマの水平位置RFB1
がジャンプするのは，ダイパータ配位における RFB I と固定リミタ配位におげる RFB I の
定義が異なるからである。 RFB 1は.赤道面を切る最外殻磁気面の内側と外側の大半径 (Rin
とRort)の平均をとるが.ダイパータ配位においては，乙れまでの検討に従っ・てRout= 4.0 m
lと固定している。
このように.プラズマ電流立ち下げ時において水平位置の指令値を外側へシフトさせる制御を
行う乙とにより，ダイパータ配位から固定リミタ配位へ移行する時刻が遅れ，電子密度の減少も
なめらかに行われるようになった。後κ，ディスラプションの項でも触れるが，制御法の改善後，
プラズマ電流立ち下げ時の電流消滅速度の速いディスラプションはなくなった。
事高橋，木村，宮崎，近藤「全系制御設備中性子モニタシステムJ(未公開資料) 1985
-10-
JAERI-M 86-175
2.1.5 i P t r ay i y©±#. OH-(I)(cfc^T(i, [ p SIJSPTM y#&«*#ri£^tgttftg©fI(c|I£Lfcfc;s6, 7 5
• / H - •y7°(Cfcl,>T I p fimmtZMftfr&btltZo -E-CT I p %£lQ-femiC£:-3lr)?&tz!6lC,
mmmffi&io, msMi^u^i, fcSi^o (^2.i-9H#.ss) v 0 _ r r f i O f L f ~ M p f 'i d i" ' i*
. 0 J Lr p i p j L-Mp, L p J d t L i p , fflL, L P = 5 .67x l (T 6 , Lf = 8.4XKT 3 , M p f = 0.14 x l O - 3 1;&Z,0
E 0 0 0 6 6 6 , E O O l O 9 6 0 2 ' 7 - - X ( c o P r , ± s £ J : ^ r f , r p &%!6T&J:v0 ±1^9
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mt. 1 - l O - ^ U l t , COltfltiCffifflL^, if &<£<* ip '&JB^r^ to £fc , v , (iE000666
75*217 ( V ) , E 0 0 1 0 9 6 # 1 9 8 (V)- t?&ofc# , t ft(ig*15(V), 35(V) <D*7*.~j r- £ ^ l
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1) ^-KfflH-C, *-Htnim£:gt&t£il>WW$ti?>o
- 1 1 -
JAERI-M 86-175
乙乙で述べたプラズマ電流立ち下げ時のプラズマ水平位置制御法は，プラズ7 水平位置の検出
法としてシャフラノフ・モ メント法を使用する次回のプラズマ位置制御では不要となる。シャ
フラノフ・モーメント法はれば，f3 p +士liの変化明係なくプラズマ幾可学的中心を検出で
プラズマ電流が十分小さくなるまで，ダイパータ配位を保つ乙とが可能となるからできるので，
ある。
2. 1. 5 [p制御ゲインの上昇
OH-(I)においては[p 制御ゲインが放電条件で設定可能な最低の値に固定したため，フラ
ットトップにおいて[p が微増する傾向がみられた。そ乙で[pをより一定値に近つずけるために，
制御ゲインを1.5倍にした。本節では，その効果について調べる。
まず，実測データが妥当なものであるかどうか確認しよう。 Fコイルとプラズ?の最も簡単な
等価回路より，電圧電流方程式は，次式となる。(第 2.1-9図参照)
[vr〕=[rfifL[Lf 叫 f]土[: : ] 0) lrpip) l-Mpf Lp J dt lipJ
但し， Lp = 5.67 X1σLf = 8.4 xlO-3， Mpf = 0.14 XlQ-3である。
E 000666， E 001096の2ケースについて，上式より rf， r pを求めてみよう。という
フラットトップ時において未知と考えられるのが rf， r p だ.からである。計算には次式のは，
t = 4.0秒での値を使用する。を用いる。また，
d i干 di n 、rf vf-Lf ・一一」ー +Mnf--"-ト/、 dt r. dt
M n d lf n d i pv， n of ・一一一一 L。一一一~ /1 n
d t d t J
r p == 0.905μ9
o E 000666の場合
r r = 3.72 m Q，
oE001096の場合
r r = 3.69 m Q ， r p = 0.7 9 9μ9
第 2.1ー10-12図lζ，乙の計算に使用した 1fおよび 1p波形を示す。また， Vr はE000666
が217(V)， E 001096が 198(V)であったが，乙れは各々15(V)， 35(V)のオフセットを差し1)
引いた値である。
Fコイル抵抗 rfは，先の本体コイル定数測定結果(0.1 Hzで 3.59mQ)と比較して，両ケ
ースとも大きな違いはない。また，プラズ7 抵抗 rpは，ワンターン電圧V1/ プラズマ電流 ip
から推定される値とほぼ等しく，実測データは妥当なものと考えて良いだろう。
次lζ，DDC における演算アルゴリズムについてチェックする。演算プロック図を，第 2.1-
9図lζ示す。 DDCでは，出力値をおよそ t= 2秒まで保存しているので， Ih'ζより与えられ
ハード側で，オートゼロ機能を有する乙とが期待容れる。
-EA --a
1)
JAERI-M 86-175
2 5 I. K p l p p r e ( A ) - I p l A )
2048
2.7xl0 6 xi .2 + 5 I F(A) •
2048
9 2x iO i x l . 2
t = 2.0f>[cfcy-^Ec fB<£v P ^ - x f c f c ^ T ^ a i S o f i L , K p lUmBY-i V T ? * ^ ^ ^ £ # L T ^ 5 £ - £ # , g h | - . g > „ C W g l i 0 . 5 kA)
° E 0 0 0 6 6 6 © J # £ ( K p = 1 2 8 )
1 E c = —
2 5
= 85.9
° E 0 0 1 0 9 6 © « ^ ( k p = 1 9 2 )
1
k p l x i 0 6 - 0 . 9995 x lO 6 < 6.321 xiO 4 + 5 x 29715x 1.855 xlO :
Kp l x l O 6 - 1.0057xl0 6 x 6.321 xlO 4 +5X29067X1.855X10
= 64.5
E c W ^ ^ ^ ^ H t & S ^ , f S 2 . 1 - 1 3 l 3 l c ^ , f c ? f c t = 2 . 0 ^ t t J E © ¥ ^ < I - £ # « ! > & £ .
E 0 0 0 6 6 6 © i # £ 8 7 * 9 v h, E 00 1 096 © i # £ 78 * •? V Y -?£>5 0 E 00 1 096 fflif£ 10
^C1 * V y h © ^ ^ f g ^ f t t f , t I ^ - ^ T I i 2 A ' ) ^ b-ftlio / v ^ t i f f l * •> > h
£-c, « ± © p ^ ^ t ) * - r ' j x ^ ^ g i f i f f l ^ f f i i £ ^ ^ * i 6 r * j ; - 7 o t = 2.of>»c*y5PS F 2 0^gg<i33.3kA-£-ff l^5o (E 001096 © i § £ )
Vf = E do • cosaj — R p S F 2 « I P S F 2
78 1 9 8 = 1.35 x 1550 x-
512 R P S F 2 • 33.3 XHT
.*• R P S F 2 = 3. 63 mQ
T7X-?\Wi r p , F => 4 ,1/ffifi; r f \m RPSF2 ^M^Lfcff iJ l f lRal l « , Ran = R P S F 2 + r f +60" r p
= 3. 6 3 x 10"3+ 3.6 9 x 10~3+ 3 6 0 0 x 0.799 x 10 - 6
= 10.16 x l O - 3 (fl) tuz„ &&, DDcit&tf&mftmiK.<oy4-b'y*y-m >&, i2.1 -9Hicjgrf
Ra
1.35x1550 512
= 11.8 5 xlO" 3
7 r ( 5 2048
2
(J2)
92 xlO x TT>
- 1 2 -
JAERI-M 86・175
る 1p指令値と p， i f より確認する乙とができる。演算出力は Ec値と呼ばれるもので¥
サイリスタ変換器It:対する出力電圧指令値と考えれば良いであろう。演算は次式による。
Ec 去[Kp Ippr.(刈ー 1p (刈 27f;212+5I叫ぶ::] t = 2.0 秒における Ec 値~，両ケースにおいて求める。但し， K p 11.非線形ゲインであり，
不感帯会有している点を考慮する。 C不感帯は 0.5kA)
oE000666の場合 CKp=128)
Ecす[kpIXl山 99町×叫 <6.321X糾 5x 29山1.855X什= 85.9
oE001096の場合 (kp=192)
Ec:= 去[KpIXI06-1 附 ×刈刈X10
6叩d仲06
= 64.5
Ecは本来カウント値であるが，第 2.1-13図It:示すように t= 2.0秒付近の平均値を求めると，
E 000666の場合 87カウント， EOOI096の場合 78カウントである。 EOOI096の場合 10
カウント余りずれているが，とれはDDCにおける量子化誤差と思われる。指令値と検出値で最
大 1カウントの誤差が発生すれば，最悪ケースでは 2カウントずれる。プラス。マ電流のカウント
値ベースでの 2カウン卜は Ec値』と換算すると実に12カウン卜にも達つするためである。
さて，以上の関係からサイリスタ変換器の等価抵抗を求めてみよう。 t= 2.0秒における PS
F2の電流値 33.3kA~用いる。 CEOOI096 の場合)
Vf =Edo・cosα-RpSP2・1pS p2
78 句
198=1.35XI550X一一一-RnSF 2・33.3X 10" 512
.・ RpSF2= 3.63 m.Q
プラズマ抵抗 rp ， Fコイル抵抗 rr ，変換器の等価抵抗RpS F 2を総合した抵抗値Rallは，
Rall =RpSF2 + rf +602
rp
= 3.63 xlO-3+ 3.69 XlO-3+ 3600 X 0.799 xlO-6
= 1 O. 1 6 X 10-3 C.Q)
となる。現在，DDC における抵抗分補償のフィードフォワードゲインは，第 2.1-9図It:示す
ようにKf = 5である。つまり ，DDCで認識している抵抗値Rall'は，
L35 X 155o 2048 1 Rall' 一7") 5x~~...~3...n ~
512 25 l - 92 XIO'X 1.2 J
= 11.85 XIO-3 (.Q)
-12-
JAERI-M 86-175
^ * f t 5 © t ? * 5 o L#>LMG©|5!£»7l<:£fcftoT, R P S P 2 t i$0.7 6 mfl km'PtZ
i L fcj§£, mmmm-?<?)$;j£&£m o mnwib z„ &&, yi > «• 1.5 git L £ £&, i P
© i # J n ^ ( i ^ 6 0 ^ ( c ^ > L fee
- 1 3 -
JAERI-M 86・175
である。従って，やや過補償気味となっているため，フラットトップにおいて ip 'r増加傾向
が現われるのである。しかしMGの回転数降下にともなって Rps P 2は約 O.76m.Qも減少する
し rp はプラズマの状態によって大きく変化するので，動的補償を行う必要があると恩われる。
つまり，今回のように比例ゲインを上げる乙とによって，フラットトップ時の精度を推持しよう
とした場合，高周波領域での安定性を損う怖れがある。なお，ゲインを1.5倍にしたため jp
の増加率は約60~刷ζ減少した。
円。
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SHOT NO.s E001096
4 5 6 7
TIME (SEC)
% 2.1 - 1 H 10&1&M(D Ip , V 1 OOP UX.IUV
I (AA/V-
PSF1 S VMSo I
A PSF2 I L F
' W l * W2
KS2.1-2H ««^LfcF«i»lHlKBl
JR2.1-3B 77*-7*fcft±tf l*fCfctf5#J»Phase
- 1 4 -
JAER卜 M 86・175
SHOT HO.: EOOI096
Ip
曜ZE
O. a -
TlME (SEC)
第 2.1-1図 10秒放電の lp• Vlo叩 波 形 例
R， 」ι
PSFl LF
第 2.1-2図簡易化したF電源回路図
MSo~民入
(〉
)Gooff
EJ
第 2.1-3図 プラズマ電波立上げ時におげる制御Phase
-14-
JAERI-M 86-175
1.0 50
• 40
Ip [MA]
0.0 L 0
E1024
lJef=700kA h
40
20 Vi [VI
J 0
-20
'psF2 [kA] 10
0.3 0.4 0.5 TIME (sec)
m 2.1 - 4 g| IF(0) = 35 kA, 700 kA iLttf (a)^lll
E614
[MA]
0.3 0.4 0.5 TIME (sec)
( 2 . 1 - 4 D IF(0) = 35kA, 700 kA SLtlf lb)£4£,
- 1 5 -
]AERI-M 86-75
1.0 r 50 E1024
40
lp
[MAl
thookA 沼
hm0
2
[
。，』Fr 's
nur
--EA
20 IpsF2 [kAJ 10
20
10
0.0 注旦，
0.4 TIME (sec)
第 2.1-4図 IF(O) = 35 kA， 700 kA立上げ (a)今回
何の調整をしなくても今回は去年と同様のプラズ7 電流立上りを得た。
も。 0.1 0.2 0.3 nυ
民dnu
50L E614
':F~tJ ___ __ ___)倫ref=句700kA IpsF1
IAI f z : ιニコ WvD i
1
20ト| ¥/ h ，20 Ips陀
[kAl
¥ でヂrO.OL ~
r F E，.--- pSFl ， 0 .0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
TIME (sec)
第 2.1-4図 1，(0) = 35 kA. 700 kA立上げ (b)去年.
-15-
JAERI-M 8G-175
E1039
0.3 0.4 0.5 Joule Phased T I M E ( s e c )
(120ms) : 2.1 - 5 m IF(0) = 50 kA, 1 MAiZLhlf la)tf§Sg#i
EI089
0.0 0.3 0.4 0.5 TIME (sec)
0.I | 0.2 Joule Phase #?T (140ms)
3 8 2 . 1 - 5 0 . Ir(0)-50kA. l M A £ ± y lF(0)-50kAli, ^-|H||n«)Ttt*fc«»I-C*t3. MSo
- 1 6 -
jAERI・M 86-175
E 1039
ノI;ef::1.0 MA 1上，ρOト ド--一.ぺAい.一.一.一.一.一---一--一--一--ム一一一e目.一.一.一….一.…
40
ip lkz fMAH 30
10
40
mJhwo
a''』，
E'』
0.5t 20
O.OL :ll .:J: 1O .0 0.2 0.3 0.4 0.5
TIME (sec) Joule Phose府守(120ms)
第 2.1 -5図 IF(O) = 50 kA. 1 MA立上げ (a)調整前
1.2r 50t EI089
l;ef= 1.0MA j 守40
1.0ト40 F----¥.一一一一一___.1.……・…一一
lppi 明細'~f1IMAn IVVt l [MAJt 30t. 1 ~ / . ~~lìíf~f1IMAn~酬v、ー--
O トl II
1 0
船。考X回国」ー」ー
0.1 t 0.2 Joule Phose拶狩(140ms)
第 2.1-5図 lr(O)・50kA. 1 MA立よげ (b)調整後.
lr(0)-50 kAは，今回初めて試みた電流値であり.MSo
投入時期を. 20ms遅らせるだけで良いプラズマ電流立上げを得た。
ー...J...
0.3 0.4 TIME (sec)
ハυRM
nu
0.0 O 0.0
一16-
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C03S) 3WU on o-g o> o'£ 07 on 0*0^ 0 011' 1111 'l r 111 n 111, i' 111111111111111111111111111111111II0 0
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JAERI -M 86-175
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JAERI-M 86-175
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ムドf..，一定としたプラズマ電流立ち下げ
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第 2.1-8図(a)
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C> -ロo
5.1J> 4.0
TIt1E 15EC 】
5.0 tEJEO三宅2-
5.0 4.0
tlme (sec)
ムEefを6cm/secで外側へシフトさせたプラズマ電流立ち下げ.
一19-
第 2.1-8図(b)
JAERI-M 86-175
Vf O
Mpf
LoO V>
Lp = 5.67x10 Lf = 8.4 x10 Mpf=0.14x10'
-6
- 3
F ^ ^ - ^ X 7 f i f i g l ^
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TO o i ^ 2
D l H l p p r e p J2.7x10 xl.2 f 92x10 xI.J \ v
Eciit
;2.1 - 9 H F a - I ^ -y5x ' -vs i f f i lHiKRO'T 0 ? X^SSSfgiJffll^
- 2 0 -
JAERI-M 86-175
Mpf
Vf づlF Lp勺 rp
Fコイル・プラズマ零細回路
月
アクスマ C~託制御釆
LP 25.67E106
Lf=8.4X103
Mpf=0.14X103
ら
ν13:12m歩[KpIppre(ル Ip(A)J訳12+5XIF~fs:121
Ec雄
第 2.1-9図 Fコイループラズマ等価回路及びプラズマ電流制御系
-20-
JAERI-M 86-175
SHOT NO.: E000666 10.
.-_, r i.:
(4Ip/4T)=9.43KA/sec
1.0233HA
< N>
0.996HA ! _^rjJ^i^~-^^*J^r^
*i ' \ f 1.0057MA 0.995MA 0.9995HA j p ( M R )
(4IP/4T)=3.23KA/sec
52. 1 - 1 01
TIME I S E C . l
O H - 1IZ *5 tt 5 IP= 1 MAJllg (E000666)
SHOT NO.: E00I096 10."
I . I . , ,.
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/ t 1.002HA
(/>Ip/AT)=1.93KA/sec I
1.0057MA
1.0078HA IP mm)
I LI I.I
0.992HA 0.99637MA
(4lp/4t)=3.87KA/sec
I 1.0036MA i
i P t±m !
Jo nm: rsrr. i
B 2 . 1 - 1 1 0 3 JDfflC*5 tt * Ip= 1 MAJltt (E001096)
• 2 1 -
JAERI-M 8日目175
'T~~~ 一一一1~---~~~--.---..-~r--~-'--'-'T-----"---'-'1----~---1
1 仰阿 43KAlsec
1 p (全系 1.0233刷、ll KLザー什一「
，.
(〈冨〉
。噌同
0.9995胤 1 p (電源)
(.iIP刈T)=3.23KA1sec
T/tIE 15[C.1
第2.1-10図 OH-1におけるIp=1 MA通電(E∞侃槌)
SHOT NO・ EOOI096I~ 10.-
I.l~-，，_..-.，..-.-，-一一丁一一一一一一一一川
1.∞2MA
(Alp/AT)=1.抑制/sec
|〆川町胤1 p (ア;0078HA¥
〈~ ，: 、、〆
1.0036MA
'I.~I- 白J，.
i" 0._ AIp.品t)=3.87KA/sec
I p (全系)
。噌ド4 0.992MA
r tr1E (S[I'. 1
第2.1-1 1図 3月期におけるIP=1 MA通電 (EOOl伺6)
-21-
JAERI-M 86-175
:.HOT NO-: E0OI096 SHOT NO.: E00066R H>. 4
<
fa
X ,
-29.715KA
-29.0B7K&
\
(4lf/4T)=-5.83KA/sec
„ E001096
(4lf//JT)=-6.63KA/sec -40.5KA E000666
\
-43.5KA .
TIME <8Er.) M2. 1 - 1 , 2 0 E000686fcE001096K:*5ttSIf<Otfe«
-".HOT NO.: E00066F. SHOT NO-: E001096
•M *
TIME (SEP-.) B2. 1 - 1 3 0 E000666bE001096(c^(t«Ec<O^ilf
- 2 2 -
JAERI-M 86-175
<.HOT NO・ EOOI09ι 古HOTNO.: E00066R 10.'
...... .，・4 ..1& 、..;'
h H
rr門EIS(f. 1
第2.1-1，2図 1':0∞666とE∞1096におけるIfの比較‘'
弓HOTNO.: E00066~ 事HOT NO.: EOOI09fo
-' a: 3・
10.1
In ・...-.-ーー一~-ー-ー一晩
9.
炉 開・ b・
2 .1.. ，-3 r、‘-、Bιa I;¥J 7. 1 ... 1/:1 B、
E∞10偶"0
1;.1._ーー旬.働時・占町一ー一--ー・ー¥.
胸 1伺6 !I
-一一一一一一一一一一一ーjrINE (SEC..】
.2. 1-13聞 E∞側聞と回01伺6におけるEcの比較
-22-
JAERI-M 86-175
2.2 60^OH(I)<t61^OH(I)©Jt^
2.2. i tm&fr<o\m 60^OH(I)^§&£^|5I©OH(I)§gl££'£Ji(T©Typical shot ^m^Xtm^M ^i'l ^tz
Shot No. 60 fp O H ( I ) 61 ^ OH ( I )
1.0 MA E 666 E 1096
1.5 MA E 613 E 1100
Typ ica l shot ICfttf&mmffiM ( 0 - 1 sec ) © I p , Vi , mmfim^Jg. J n e dl , U 4 # - K O S , X, Uj^&tfJ&feStti&Prad, * " x - a A l ; 7 ° u - 7 ° n Q ^ s
E p R 0 &o?£AS|5©l£ # P , flP + \i /2%%2.2 - l~4mfc7£i-o ttc, t = - 2 ~ 0 secfiJJffltfx&.Al^ U7-nSO>"-aAS|5©E^, t = 0 - 3 0 0 m s e c ^ © 7 ° 7 ^ v ^ j l J l S H i H , 7k¥#|£]fi:i[g<fc6
i) 7 ° u - 7 ^ ^ & 0 ' ' S ! c « a f f l K K y 5 # - x f f . A # ( S ' ^ a A I I Lfgffl) (2, P©f i J^ ISm^
[ S ] i i 6 0 ^ O H ( I ) B $ © l / 2 g S K f e ^ * * t , ' r * ) J*n edJ l i i ^ # | l t f l ® © j l £ fc-o T ^ - C
li) 60^OH(I)(c< t>^, 4" lHl©MBff lWfc^^SP r a d A ^ ^ l j ^ ^ o
iii) 60^OH!I)(c< t . ^ , ^-[5]©S!c«Slffl^S*^5/9p + Ii / / 2fflffi^ 'Ai< , MHD a c t
i v i t y i ^ t L f b l 1 ! .
IV) I P 3i±W'Bt©7°7 X^7j<¥^ |S]^& A StKSilS-|SjS2fe4 z ICP L T i i , I p (0) =
700l:A&±tfmiE 666 t E1096 ^ i c A # ^ S i ± ^ ^ i # x . £ f t - 5 0 E H O O i i [ p ( 0 )
= 1 MA3Lbff©7t!6, [ p ( O ) = 7 O O k A : £ ± f f 0 E 6 1 3 £®F B 1ft*&»a*£t;TVS„
£&£<, CtlZcDfemt, < t (Hl0^S«6O^OH(I»c< b ^ € . i ^ l 4 f e l ^ ^ < , JHi2#£R;6^X.
fcfca6®$fE##& t ° - + > ^ " L T ^ - 5 £ £ £ f * L W 5 £=£*. b t i S o
^TfCTypica] shot KjJ f rS 7 5 -y h h -j 7"B(F© I p , V, , J "n e d l , U 4 # - h © S . X .
SO'Prad , SO'ySp + l i / 2 <OS!fffl&<t&% 2.2 - 5 , 6 HfOThh, * * : £ 2. 2 - 7 Hie, 60
^OH(I)i^-(Hl©iKm(CS*^^7 7-y h h'y7°B#© /5 p + ] f/S&JFtv, C t i t . © I S * * * £ & £
£ i) £ p + 1 i /2©Ji^60^OH(I) i r .< ^ ^ m o f e a f f l ^ d i ^ i J ^ P o ^ 0 5 p ^ f i ^ 4 - i i ^
(± I M A shot : & ( £ p + 1 i /2 ) ~ 0 . 0 4 1.5 MA shot : 5 (y? p + 1 , / 2 ) ~ 0.03
*) -£ffl$©***$.AJ&®$JEK.£'5£. -ris-?a<g<D62.5%<D&Amt®Ct„ ** ) # # £ LT, 60*OH( I ) mtcyuyj JK&m-gltzS%<D J"ne d 1 (DmkZW 2. 2 - 8 EJlc^to
- 2 3 -
JAERI-M B6-175
2. 2 60年OH(IIと61年OH(IIの比較
2.2.1 放電全体の比較
60年OH(I)実験と今回のOH(I)実験とを以下のTypicaJ shotを用いて比較検討を行った
(詳細は各章参照)。
Shot No. 60年 OH(I) 61年 OH(I)
1.0 MA E 666 E 1096
1.5 MA E 613 E 1100
Typica1 shot聞ける放電初期 (0-1sec)の 1p， V ，線積分電子密度fne dl ，
U4ポートの S，X，出力及び放射損失Prad ， ヵース注入量フaレフ。ロ Q:::PRO 及び注入部の圧
力P，βp+ I i /2を第 2.2-1 -4図に示す。また一 2-0 sec聞のガス注入量プ
レプロ及び注入部の圧力， t=0-300msec聞のプラズマ垂直方向位置，水平方向位置変化も
示す。乙れらの結果をまとめると
i) プレフィル及び放電初期Ir.於けるガス注入量(ガス注入系 IL 使用〉は， Pの測定結果今
回は60年omII時の 1/2程度同かかわらず*)J ne d Iは両者同程度の値となっている:*)
li) 60年OH(I)Iとくらべ，今回の放電初期lL於ける Pradがかなり多い。
iij) 60年OH!IH亡くらべ，今回の放電初期lL於ける βP+ 1/2の値が大きく， MHD act
i vi tyも発生しずらい。
IV) [p立上げ時のプラズ7 水平方向変位ゐ及び垂直方向変位.dz 1<:関しては， [p(O)==
700 ]:A立上げ時は E666とE1096聞に大きな差はないと考えられる。 E1100は [p(O)
=lMA立上げのため， [p (0) = 7 0 0 kA立上げのE613との間に相違が生じている。
となる。乙れらの結果は，今回の放電は60年OHIIH<:くらべ‘ると不純物が多く，周辺冷却がふえ
たため電流分布もピーキングしている乙とを示唆していると考えられる。
次JζTypi凶 shot 1ζ於けるフラットトップ時の [p，V， fned1， U4ポ トのS.X
及びPrad ，及びj3p+1/2の時間変化を第 2.2-5， 6図Ir.示す。また第 2.2 -7図1<:，60
年OH(I)と今回の放電Ir.於けるフラットト・yプ時のβp+ L/2を示す。乙れらの結果をまとめる
と
i) s p 十 1;/2の値が60年OH(I)にくらべ今回の放電の方が多少大きい。 その平均的な増分
は
1 MA shot d (βp + 1/2) -0.04
1. 5 M A shot o (βp + 1/2) -0.03
川 その後のガス注入系の較正によると.プレプロ値の 62.5%の注入量とのこと。
料) 参考として， 60年OH<I)時にプレフィ崎変更した時のJn. d Iの変化を第 2.2 -B図師す。
no の4
JAERI-M 86-175
li) * S 5 l c a j ^ 5 ^ ( C , spffiEffi ( R p , S 3 o, 5 5 2 ) 8, ) f t o ^ T J i J Z < £ # ^ T # J C * #
tt;t<;£&-(,v 4Z®mc-Di,->?lt2.2.3WT3fr<2>o ttz, 8 3 0 , 5 5 2©*6*ffI(c-o^T(i ,
U i ? £ l cm? |oC«) fc fcJ6^ - I110^^^ ;§^o iii) Prad , S . X . ¥ l ) 7 7 7 h ' r V 7° ( t f i ^ T l i # f c * # fcgl* fc (, \ , j l L , ^ © f i f t l
( i l p > l M A f c S ^ T sawtooth ^ M L t t ^ o
£ & t ^ 0 IfrL, y°uy°ncDg£%-fairbt£io I P = 1.5MA©E 613 i E l l O O £©7° 7
ttt&o sawtooth cD%±l±-$M(Dljkmteisld?>t&mWffl® P r a d , /? P + h / 2 © # . ^ ' 7 ^ ^
2. 2. 2 ¥Sr l2&©i t t z
®c«*ft :©^L^->3 'y h%m\ m®t^rlBl®7°7X-?(D¥-ffi8Z&&tt.f2ltZo •?**#-»•*-*> hS«-ffl^fcfig^tH)*"eliJ^$nfc7°7X-7ffl7K¥feSfi/9p +\ h iztefitz, 'tiki-c, iHiUSfem frfflTtffe, Ap+yii K«fcoT¥WKte#SfcS«. ^CTr7°7X-v©5pii Eff ioSSiLT, r 7 x ^ 7 K ¥ f i g (R P ) , 7°7X-7©±Tfl (Z U P £Z , o W ) , ±T©52 f ' J ^ £ ® i " j r 7 y x (<5 S 2 U P £8 52 low) ,±Tffl30Jt'J :•?£©?'J r ^ v x (<53 0„P
i 5 3 o i o w ) -S-jSp+yli I ^ L T 7 ' o 7 H , itufUi4lfl]©7°7 Xv-S-IfcRLito CUicoit
H2.2.9Hi<:, lMA5fc«©E665 C MIHD i E 9 9 7 C^[HI) ^OMLtim^^^ira ?>)'T
(1) R P
tZ) Z up Cl Z 1 oW
Z „ p ( i - i t l l ± i C ^ i i 0 Ziowli , fel cm^afflll^j&n^ffliJltflgi^-tF^.So E 9 9 7 T ' ( i ,
7°7X-7ffl3iitig75fZp = - 0 . 5 c m K * § ( Z p ©$lJM:4K-3^T(i, 2. 2. 3 £#!P.) C i
(3) <?52uP i ^ 52 | 0 W
5 5 2 U P tef-jO. 6 c m , 5 B 2 , o w ( i ^ 1 cm^-|n|©(a-?^>h$l,v spi%LT, ^®<Z>-f y X-? it, jf&0.8cm52ffi'J i 9l3fa\Z.l&i>A,T?^Z>£^X.Z>o
(4) <? 30 up £ ^ 30 l o w
8 30 UP (i^J 0.2 cm, 5 3oiow (A$J 0. 4 c m ^ d R D J i - J ^ / M l ' , , ¥*§L"C, ^ • 0 0 7 ' 5 X
v « , $ 0 . 3 c m 30J1MJ $ ^ f t i c S g ^ - e ^ S t l ^ S o c n & o j f l S l t i , fljj©-> 3 .y Mt
W±ffl*SS*>&, ^@f f l7 "7X7 i i , 7 k ¥ # f r K t i f i l S £ ^ t > D ' A < ^ , _ tT^(Sj fc^0 .5 cm, 52g'J ^ ^^(SjfC^O.8 cm, 3 0 * 'J ; f15fofc%> 0-3 cm8g£A,£'iF®jge&fttt - , t l ' S
- 2 4 -
JAERI-M 86-175
である。
Ij) 次節IL述べる様に，平衡配位(R p ， d 30， d 52， d t ) fζっしては LlZを除いて特IL大き
な差はなし、。 JZの差については 2.2.3節で述べる。また， δ30， d 52の絶対値については，
リミタを 1cm引っ乙めたため今回の方が大きい。
jjj) Prad ， S. X.等もフラット・トップi乙於いては特P:::大きな差はなL、。但し，今回の放電
は1pと1MAIC於いて sawtoothが発生している。
IV) プラズマ密度iζ関しては，前回と今回でガス注入量プレプロが異なるためl直接の比較はで町
きなL、。しかし，プレプロの差を考慮しでもなお Ip=1.5MAのE613とE1100とのプラ
ズマ密度の時間変化には差が見られる。
となる。 sawtoothの発生は今回の放電における放電初期の Pr a d， (i p + I j /2の値が大きい
乙とと関連していると考えられるが，原因は不明である。
2.2.2 平衡配位の比較
放電条件の等しいショッ卜を用い，前回と今回のプラズマの平衡配位を比較した。マルチポ
ル・モーメント法を用いた位置検出法で測定されたプラズマの水平位置附p+士L峨存する。
従って，同じ放電条件の下でも， βp+す Lによって平衡配位が異なる。そこでプラズマの平衡
配位の指標として，プラズマ水平位置 (Rp) ， プラズマの上下幅(ZupとZI oW) ，上下の 52
度リミタとのクリアランス (δ52upとO5210 w) ，上下の30度リミタとのクリアランス (δ30up
とδ30川りp+士ij fC対してプロットし，前回と今回のフ。ラス.'7を比較した。乙れらの量
は，fi p +す Ij とリニアの関係にあるので，両者が一致すれば，各プロッ卜は一直線上 IL並ぶ
はずである。
第 2.2.9図lζ， 1 MA放電の E66 5 (前回)と E997 (今回)を比較した結果を示す。クリア
ランスの計算は，今回のリミタ位置で計算している。以下IC，両者の比較を述べる。
(1) Rp
各プローy トは一直線上κ並び，両者にちがいはない。
(2) Z uPとZlow
Z uPは一直線上に並ぶ。 Zlowは，約 1cm今回のほうが下側に膨らんでいる。 E997では，
プラズマの垂直位置がZp = -0.5 cm にある (Zpの制御性については， 2.2.3を参照)乙と
を考慮すれば，今回のプラズマは，上下方向に約 0.5cm膨らんでいるといえる。
(3)δ52 u Pとδ5210 w
d 52 u Pは約 0.6cm，O5210Wは約 1cm今回のほうが小さ L、。平均して，今回のプラズマ
は，約 0.8cm52度リミ夕方向Ic膨らんでいるといえる。
(4) O 30 u Pと030low
d 30 uP は約 0.2cm， δ3010 wは約 0.4cm今回のほうが小さい。平均して，今回のプラズ
7 は，約 0.3cm 30度リミ夕方向に膨らんでいるといえる。乙れらの傾向は，他のショットに
ついても同様に見られた。
以上の結果から，今回のプラズ7 は，水平方向には前回と変わりないが，上下方向に約 O.5
cm， 52度リミ夕方向に約 0.8cm， 30度リミ夕方向IC約 0.3cm膨らんだ平衡配位になっている
-24-
JAERI-M 86-175
7 - , ©«M7°B-7'fI^(c#sn5ffl^gfffflK'J7 h, Ai t^bf tS . ^ S J X - ? "< -xlc
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7 " D - 7 l ^ O K l j 7 h i ff(Hl^^£(alL;i'',^"C'*-5o £©<£?!£, ^IHI©7°7 X ? » |
2. 2.3 ^fflffi©$lj«ft*.©.l±t5
OH(I)||gSfc*^r±, 7°7X'-7©Sit&^ffl*iJlll^M(i, ± 1 mm|Mig£#x.rML5x.
tSfrifZo 3^fflOH®iC*JOri, I p — 850 kA ©J&W~e 5 mmTi'Kfftt^fco IS
fiS#>b;8H:-S£, Cffli^UH-DDCinb trfg§t<t->£H3 4^ME<ifc$50AcD«O
•W&.\Ltztztb~ZibZ>a MTlcmWt&o
312.2-10H<t, H-DDC£x-^iKft^ u - hfflADa y*-?0Jt&i*g|£-€-©iiSm
^TTsto Ctl^lO, [H - - 1.0 kATfi, 2 ~ 4 A ^ y b®H;g, #j50A©^#**.5e£#
WflLfco - # , £&T ISISLWSHa-f ^«MfI I," bif-?iRm©m-ffifi£(i, x '-
;7J:«J&£/*,£"-IliiLTl->5C£;&»t>, C©M^'IH
n b £ I H
D D C ©ii^T^l^
ref JZ " ' - JZ = T l ib r DDC 1 H ~ I K
0o IpG (k+1)
5 0.0 (A) 840X103(A) xo.0124
= 0.0048 (m)
i f t o t , iMMffldH^i»B§*n-S0 H2.2-llHa)lc, Bu@£ |fllffl 4 Z <Dtt%c£mt° ffl
i b ) , c) it, / 7 X 7 f M ^ 7 ^ - ^ i a i f : ^ Z 0 i M * t o CMil p ±&tcthfl
<%», &Mlct)tc-oXm&&fo±ltzm&iiCl$, DDC, r-?iRM, n b©&ADCev?
ZL-;I-&—SLTlHS^-5'iJS**4lrT< Sffl-e(i«^^£S^n5o
li) jgfijffl]
^ © I g l f c f t S ^ T f c ^ x ' - ^ K i i ? ^ - K/f^^fija^ff^t'-f, #'x&Att©7°U7° n ?'? Affile «t -, r / 5 x*-?^;g©_h#£ff fe o fc0 g/NVi/XjSfe K «ti9 7 7 -, h h v fifi
•5C £#-!?§*: (US 1.3 Sj5#JS)0 £fc, ^ S A t Q C P a - r n V s ) £ n"e £©B^te3i2.
2 -12SA©SIW(T?iii|5]Jf t>nfc
n e =CQ
C= 1.27 X1018 e l /Pa m6
£ * # - & * § * * (SS2.2-13|a) , »2.2-12HC©g|«tr(i±©lI^itJ;^jg<4--ort,>
- 2 5 -
JAERI-M 86-175
乙とがわかった。
プラズ7が膨らんだ原因としては，まず，①Qコイル電流([Q) とMコイル電流(IM)のエ
ラー，②磁気プロープ信号Ir.含まれる積分器のドリフト，が考えられる。平衡データ・ベ子スIc::
よれば O52を約 1cm. O 30を約 0.5cm膨らませるために必要な lQ と1Mの変化分は，それ
ぞれ. 22%と9労である。従って 1Q と 1M のエラーが原因だとは考えられない。 また，磁気
プロープ積分器のドリフトも，前回実験と同じレベルで-ある。乙のように，今回のプラズ7 の膨
らみの原因は不明であるが，全ショットに共通の傾向であるため，放電条件とFBI コ ドによ
るクリアランスの計算結果を対応させ，必要なクリアランスを確保する乙とは容易だった。
2.2.3 その他の制御特性の比較
i) プラズ7 垂直位置の変化
OH(I)実験においては，プラズ7 の垂直位置の制御誤差は，土 1mm程度と考えて差し支え
なかった。 3月期の実験においては. Ip=850kAの放電で約 5mm下方にずれていた。結
論から述べると，乙の違いはH-DDCとITbで認識しているHコイル電流値に約50Aの違い
が生じたためである。以下IL説明する。
第 2.2ー10図に. H-DDCとデータ収集クレートのADコンパータの比較試験とその結果
を示す。乙れより lH =ー1.0kAでは. 2-4カウントの誤差，約50Aの差がある乙とが
nb . -，' 判明した。一方，全系で認識しているHコイル電流値 1fI とァータ収集の電流値とは，デー
タよりほとんど一致している乙とから，乙の差が 1H TI bと1H DDCの差&考えて良い。
IHITb_I"DDC
.J Z rez - .J Z = -一一一一μoIpG(k+l)
50.0 (A)
840 X 103 (刈 x0.0124
= 0.0048 (m)
となって，誤差の原因が説明される。第 2.2-11図 a)lr..前回と今回の dZの比較を示す。同
図 b). c) Ir.，プラズ7電流をパラメータにした dZの変化を示す。乙れは 1p 上昇にともな
う等価的なゲインの増大によるものである。
今後，長期にわたって運転を休止した場合には. DDC. データ収集 sbの各ADCモジ
ュールを一括して調整する必要が生じてくるのではないかと思われる。
li) 密度制御
今回の実験IC於いてもプラズ7 密度はフィードパック制御を行なわず，ガス注入量のプレプ
ログラム制御Ir.よってプラズ7 密度の上昇を行なった。長パルス放電』とよりフラットトップが
長くなったため，前回より低い線平均電子密度の上昇率古eを用いて高い密度のプラズマを得
る乙とができた(第1.3節参照)。また，ガス注入量Q(Pa ・m3/s)と百e との関係は第 2.
2 -12図Aの領域では前回得られた
百e =CQ
c= 1.27 X 1018 el/Pa m6
と大体一致するが(第 2.2ー13図上第 2.2-12図Cの領域では上の関係式より低くなってい
-25-
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60 t1z<$®<?>1&m, ^fcl .SMAScWft^r^f^W^CIi , tfx&Affi^ftAiltWtk^
k.COW&ftftltia'ytztii, 4-@<*#K^#'C !*'5o teCfflllliSaffli C 5 P J 5 t * & iii) v s e c <Dffi%
$04 5>'jvMm=> -f ^WsSt (±IC Fa-f frMffiO K <fc <5 'ff-A £ ft £ Vo l t - sec i / J X y
* ^ W ^ 5 0 S-Vsec it, <k&?-mt>-tt%o •&AltzVSec = 0F +0V + 0M (1)
0F , (*v, 0M ." F, V, M # 3 - f * O i A t 3Vsec •/B«LfcV Sec=/Vedt+M P , I P + 0 i„ s s (2)
v« ; 7 ^ y - v l f f
y ^
01oss J #A?#(C-/lftLfcV 5ec
- ^ 3 ^ * (*ffi«ffirtfflRB) BB0V..C i&A-e^&o ^2.2-14gl(<:^-rj;-3(c^ :ft:©<i(q]iLT(i, 1 985^©OHI)£Sf2|^ ISV&60 izt?
I, jt$fitl£:£&& (<3eff) ^^ .OJ i lT i^ -S^mTt i , y 7 X * v i I i ± ( f | c f f S V s e c
« , 1985^0OH(lM«#J; i9fe2 Vsec^^c Cftfi, qCff # » 3 . 0 <&£&£#(<:, 7 ^ * - vlffi© i"<>vhm < ftWxx^M ? ##££3" 30<fcM»LT:fr <9 ( 0 2. 2 -15H)#BS) 3-a, VsCcffin*Tv'&i3ft^7yz^MM±±tf(Dmmzi7teo>&mi&Zo
- 2 6 -
JAERI-M 86-175
る。また今回の放電，特に1.5MA放電に於て特徴的なのは，ガス注入鼠が充分大きいにもか
かわらず密度がほとんど上昇しないBの様な領域が存在することである。 60年OH!I)実験の時
もこの様な傾向はあったが，今回は特に顕著である。なおこの原因は現在のところ不明である。
iii) V 5ecの消費
ポロイダル磁場コイル電流(主R:Fコイル電流)により注入される Volt-secとプラズマ
電流が消費するV.ecを比較検討する。
但し，今回の実験ではリミター放電のショット数は少ないので，ダイパータ放電についての
み検討する。各V5ec は，次式で表わせる。
注入したV.ec =ttF+ttV+ゆM (1)
φF ，φV，OM F，V，M各コイルの注入する V5 ec
消費したV.ec= JVedt +Mpl 1 p吋 10.5 (2)
Ve ワンターン電圧
Mpl プラズマ電流(線電流近似)とワンターン間の相互インダクタ
ンス
ゆloss ，着火時11:消費したV5eC
(2)式の第 1項は，プラズマ電流の内部インダクタンス分，抵抗消費分，プラズマ電流とワンタ
ーンコイル(真空容器内側設置)聞のV5eCを含んでいる。
第 2.2-14図に示すように全体の傾向としては， 1985年のOH(I)とほぼ同じである。ただ
し，実効的安全係数 (qeff) が3.0以下となる放電では，プラズマ電流立上け，11:要するV5ec
は， 1985年のOH(I)実績値よりも 2V 5ec多い。乙れは Qef fが約 3.0をきるときに，ワン
ターン電圧のレベルが高くなりガススパイクが発生するのと関連しており(第 2.2-15図参照)
今後 V5ec消費を下げる方向でプラズマ電流立上げの調整を行なう必要がある。
-26-
E000666
JAE
RI-M
86-175
E0O
i09S
8
1 =
9'
0.5 TIM
E (SEC) 0.5
TIME (SEC)
i 2.2 - 1 H
IMA
Typical &
« ( E 666&tfE1096 )©
$m*Z]$©
IP , V, . Jn.dl,
S.X
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1.5 MA Typical放置(E 613及びE1100 )の放電前のQ~~~PRO. P及び放電
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-30-
初期のムR.
第 2.2-4図
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第 2.2-5図
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1.1Jl
(C) OS2UPと 030Up (d) OS21owと O30!OW
第 2.2-9図 放電条件の等しい前回のショット (E665)と今回のショット(E 997)の平衡
配位の比較
両方とも.クリアランスの計算!こは，今回のリミタ位置を使用
-34-
JAERI-M 86-175
© H-DDC c r - * i R H 7 L - K « A D C J f c t *
DDCjfc
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DOC
H-DDC A/Dh |AMP>HjCflaa»lt
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0 V 2048.0 2048®, 2049® 2045®, 2046® -2.5V 1078.3 1077 , 1078 1075®
#2 .2 -100 a) H-ODClT-fWkfl-hAADCi'iyy
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]AERI-M 86-175
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1078.3
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H-DDC侠測
3021①， 3023~ 2048 ~ I 2049 <1>
1077 I 1078
デザ収集知~)3016①.3017<1>
2045 <J) I 2046 <!)
1075~
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Ib H-DDC
+
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:*2.2-10餌 b) dz伊l例系
-35-
JAERI-M 86-175
•?.HOT NO.: E000666 SHOT NO.: E000997 SHOT NO.: E000600 SHOT NO.: EOO0995
•I. L_..._....»._L TIME (SFC. )
&2. 2-1 im. a) AZ<D&Wl
;.HOT NO.: E001024 SHOT NO.: E001023 SHOT NO-: E001029 SHOT NO.: E001019
4 Z = - 3 . 4 M IP=1.5HA
4 Z = - 4 . 3 M IP=1.2HA
4 Z = - 5 . 0 M IP=1.0HA
4 Z = - 7 . 3 M IP=700KA
TIME i S E f . i
J&2. 2 - 1 1 ® . b) I P A 9 * - - # & : . £ 3 4 ZOSMt
- 3 6 -
JAERI-M 86・175
5HOT NO.: E000666事HnT NO.: E000997 SHuT NO.: EO日06日o 5HOr NO.: E000995 ーの
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r INE (Sff'， 1
第2.2-11図. a) L1 Zの変動
弓HOT NO.: EOOI024 事HOT NO.: EOOI023 5HOT NO.: EOOI029 5HOT NO.: E001019 内
10，ー-000 可_..-'~"--T' -一戸-~・ー『・."，__'r ・~一戸ー「一戸___'，'~'-T'_""""""守_..-~ r'~' -，......，-.-...-..ー・一一--"1
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O.fI 1， : .司，・.l'
fl Nf. (SEf. 1
第2.2-11図.b) Ipパラメータによる..6Zの変化
向。内。
JAERI-M 86-175
(mm)1 IAZI
8.0
6.0
4 . 0 -
2 .0 -
0.01 0.5 1.0
1x10/1,
,2.2-nm.c) ip^^^-^ic^sAz (omt
CM e *E 5
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X
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CO UJ O
E001100 -
-PREPRO U 6 A S V V
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-
J !'AT B , T A . l c i
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h TIME (sec)
S 2 . 2 - 1 2 H E 1100ffl;/j'*aA*7'U7°DQS£!"0 i fgf tWf-ff i f iJnedl©!!^
- 3 7 -
JAERI-M 86-75
/ )( mzゅ
mhE
6.0
2‘ 4.0
2.0
1x 106/Ip 1.0 0.5
0.0
1 pパラメータによるムzの変化第 2.2-11図.c)
ωω明
¥E・onhω400
同
ogL凶gL
8
6
4
2
E001100
Q~~~PRO GAS
5 【
U噌
EωOZ】
am--2
〉↑-ωZ凶白
凶
z-.4 。5 。。
TIME (s町)
E 1100のガス注入量プレプロQEEEHOと線積分電子密度Jn.dlの関係
-37-
第 2.2-12図
JAERI-M 86-175
1.2 —i 1 1 r-
• * 2.2-12® flt&A * #2.2-12SHJWiC
n i r • E1101
•Et099« £ 1088 •E1100
T
i . o -
•E1097,
0.8 • E1098 *E1088
El 084
0.6
0.4
1.27x10,8eJZ/Pa m 6,
oE1096 o£1094
0.2
*E1085
E1084E 1 092 *E1096 *E1094
Q(Pa-m 3/s)
_L L 10
0!5 1.0 20 Ne F E E D /V(x!0 ei/m/s)
JH2.2 -18H #x£A*Q<!:*W9«?*«J:JWSff. £©£!&
- 3 8 -
1.2
1.0
F、FE U、官ou h、、 0.6
JAERI-M 86・175
-オ2.2-t2図慣威A
x ~ 2.2 -12図制城C
.E1101 E 1102 ・Ef099・Ef088
・El100
• E 1098 x E1088
OA4/
/ El096 o 。E1094 も~ 1.27xI0'. 吋
x E 1085
'・u r 1.27x10t8e.21
d ↓ノ0.4
x Et08もE1333xEf094
f
/ Q (Pa・m3/s)
5
Ne FEED /VX1020eS/m/S
第 2.2-13図 ガス注入量Qと線平均電子密度上昇率五との関係
-38-
10
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25
20
15
10
Divertor
x;MpftIp+/Vjdt q, f f<3.0 / E 1 I 0 9 * ; Mpiip v Discharge / E1095 - ^ \ , 1985 0H(I) '.MpiIp+ZVjdt
; MPiIp
El 093
Vsec CAL. POINT > ' *
time /&'
700 k A i ^ / ^ '
. ^ g ^ l M A f i J :
A sf
N.1 E1089 / ? ' '
10
5 -
D ; /Vjdt T~ 1
El 089 D I
isss'OHmJFjL*
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a
I i
1.0 Ip [MA]
2.0
%2.2-vm vsec mrnm
- 3 9 -
JAERI-M 86-175
Divertor 25
20
色'
::: 15
10
5
o
ロ
ロi/V.dt
10
5 [ug〉]
O o 2.0 1.0
[MAl
Vsec消費図
-39-
第 2.2-14図
JAERI-M 86-175
E1093
qeff»3.0cuTi*
2.0 3.0 Time [sec]
S2.2-15E1 q , f f < 3.0]Kc«(E 1093)ICfcy-.SVsec?NS
V f i 2 V s e c « J | L - C O * o
- 4 0 -
JAERI-M 86・175
10u-， 巳tυ93|2.0
百弘d邑.，F-
VA
~ 司、
叫f-l.l [MAl
1.0
o r+I |」ームムィ -・--.. ..""' qeff ~ 3.0 cut時のV島根御
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 O-O
30 qeff ~ 3.0 cuf時のVl緩衝t<劫
20 /靖賓Vsec.
10
1.0 2.0 3.0 5.0
Time [sec] 第 2.2-15図 qeflく 3.0放電 (E1093)における Vsec消費
(qeff仰 0砧るとーするワー電時動はり1約 2V sec消費している。
-40-
'c
JAERI-M 86-175
2.3 £<h»
MAommzm^-cmTLizo um±^tc±^ti.^m^nts^^tz0 L^L, BUHIOOHIDIIK T-ffi th$nfc7^-hVN'. y ^$lja^0p n ^^O*« (fllx.**, IU iDDC^©$iJtpy"'f v©SSSI 3§0 ©IfeWttl^^Olti^-C-CtttAJofco 2MA©ES^£&fC6£«P$©SllI"e&3o
- 4 1 -
]AERI-M 86-175
2.3 まとめ
今回の実験においては，加熱ターゲットプラズマ実現Iζ最低限必要な制御方式のチェックは 2
MAの調整を除いて終了した。制御上特IC大きな問題点はなかった。しかし，前回のOH(I)実験
で摘出されたフィードパック制御系の問題点の改善(例えば. n b とDDC聞の制御ゲインの調整
等)の検討は時間の都合でできなかった。 2MAの調整と共lζ6月以降の課題である。
-41-
JAERI-M 86-175
3. ftmmmonm&Mk
5 ^ O f t f l * * L r ^ ) * L f c J T - 6 0 H - M « B t t C © 3 f l l 5 H « - f e o T ^ « U 3£»]©Kli£
3.1 « ;FffiflHJ£5/XyA
* - > ^ f A l i F I RU—lf-S-ffl^fcP-16, U23, U4, Ue # - KcJS#t.*ir i .»STi*it ( A - l - a ) i 2 m m i 4 f f l l * P-17, Us # - M c i l t t ^ t l T I ^ ^ M t ( A - 1 - b) £
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crnVcm J2 l±0»£ , ®ff«*^«fc$7 V > ^ © S * J ^ » S * l T ^ < 5 0 * 3 - l B l e & t t ^ a - KfflBtRS^b£*lJ-o t f c^K5J» t65 0 sec fflffi&€#oMDR ( i t i t ^ f f i x - ? P=> -yy.?-9<Dnwd&.-xw*%3 - 2 U K * L *:„ c © £ -5KS-T7X7©t?^ttjT-60
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3.2 « ;?;lflE3HS->X7 lA
7 - i J ^ M « ( A - 2 - a ) lt-o^?im#<Di?*.-Ji'Wfk®fflikfrt>, M^&fttt
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- 4 2 -
]AER!-M 86・175
3. 計測装置の調整 結果
5年の歳月を費して完成した ]T-60計測装置は乙の3月15日をもって完成し 3月期の実験
において第 3-1表lζ示す計測器のほぼすべての調整実験が開始された。本報告書は 3月期実験
中の計測器の到達した調整段階について記したものである。以下各システム別にその結果を記す。
3.1 電子密度測定システム
本システムはFIRレーザを用いたP-16， U 23， U.， U 6 ポートに据付られている干渉計
(A -1 -a)と2mm波を用いた Pー17，Usポート Ir.据付られている干渉計 (A-!-b)と
も，順調作動している。しかし，プラズマ消滅時Ir.プラズマ柱が激しく動く場合に想定される電
子密度勾配が， FIR Ir.干渉計については 4XlQI3 cm-3/cm， 2mm放干渉計については 2XlOlI
cm-3/cm以上の場合，回折現象によりフリンジの移動が観測されている。第3-1図lζ各測定
コードの時間変化を示す。また時間分解能5μsecの性能を持つMDR(高速大容量データレコ
ーダ).データの時間拡大図を第 3-2図Ir.示した。乙のように主プラス・7 の電子密度は ]T-60
本体の振動の影響及び電子回路の計数誤り等を克服してプラズマ実験の使用11:耐え得る状態iζ逮
した。
一方， F 1 Rレーザを用いたP-9， IN3上，下ポートよりダイパータ部の電子密度を測定
する磁気リミッタ室干渉計 (A-1-a')は，下部ポートで第3-3図のような干渉信号が得ら
れ，その密度は第3-4図11:示すように主プラズ?の密度11:比例した関係が得られている。しか
し上部についてはレーザ光を導くミラーボックスおよびライトガイドが]T-60の振動で揺れる
ために干渉信号が得られない状態である。早急にミラーボックス，およびライトガイドの防振対
策を施す必要がある。また下部ポートについてはリミタ運転時11:も干渉信号の出る乙とが観測さ
れており，まだその干渉信号の信頼性については.リサイクリング測定装置等の他のダイパータ部
の計測量とのクロスチェックおよび磁気リミッタ室干渉計内の振動対策等の検討が残っている。
またファラデ一回転については調整実験は進まなかった。 6月以降の実験で行う予定である。
3. Z 電子温度測定システム
フーリヱ変換分光器 (A-2 -a)については昨年のジュール実験の経験から，電子温度分布
の測定範囲拡大のために， ]T-60の休止期間中lと， ] T-60の真空容器内lζ電磁波の反射防止
板を取付け，昨年と同一条件の放竃を行ない，その効果を調べた。しかし真空容器での闘すのため
に発生する電子温度分布の査みの改善は観測されなかった。フーリエゑ換分光器からの真空容器
中心の電子温度の時間変化を第 3-5図11:示した。乙の中心値の電子温度について，フーリエ変
換分光器とレーザ散乱および軟X線計測からのデータの相関関係を第3-G図にした。乙れより
フーリエ変換分光器からの電子温度は，現在の測定系において， レーザ一散乱の真空容器中心の
-42-
JAERI-M 86-175
ffllcJtfllLT^ftL, -effl^lStJiu—r-ffeSLlc-^T 1.07 + 0.18g^|X'X|g(c-oor(il.08 + 0.1 7 T?&&C£fiiffiB£tltZo
L---?majt$j ( A - 2 - C ) (iu-tf^jg^fflai^tf, 5 j , 0.5HZ-TJUELT*>,#&*»
Ltl<ttl>©•(?, *<Dt&>ttmico^Tl£W%Ltii&tS.^W, - e © ^ * J ^ W c o ^ r ( i l g 3 - 81]tc
3. a -< :* VififfifflSi/ X ^ A
* M f i t ' l i , P - 3 , U < ( A - 3 - b ) , fc«fcO'P8-INzLT ( A - 3 - a ) ©&#
^ItSHSB ( A - 3 - c ) l to^Tf i JT-60f f l ->-^yx l t |HOTLfc t - -AA«f£ l^ £ f c # tt^HftfflljeKH (A-3-d) »coi>TttjT-eooaWBT-ett^Kiift-rsciottBSCR
•£&/ 'f x^g-j^tSfc^fcffl^ri^x 'j y h©^^«cf;g-rabofcfca6f-,SM© 1/100 S
3-90fc^-r«i:-3JCl,t,*l, aiJ^ttl, x 'J •>• h©Sii^ s '^S"C'S>5o * f c P - 3 , U 4 # -
- f ^ " - ^ » a K * - o r ( i - E - © ^ S 0 / i ^ ^ L ^ C i ^ t > ^ S o Cftt>©t»SE£J:«3fcfr5^"T <tZtc!6, i * ; u * * - 5 keVf f l (£ t t . f jB i ^ f f£»^gfC: f t lT«^L . / t 0 -eof^H, ^ 4
(SW&l/lOggit toT.fc*?. , 7°7X-?t f i©jS^©tpt t t£^®s*ip-3 , U 4 * -bf f l t i l f rtJC*5l>T(iffilS l / l O S S i t t o r ^ S C t ^ ^ L T l r - ' S , , S fcm^JSSi^^WSg*? .©^ *>'fi£'£S :ffffltfcftLT, 'J S :?;6fc«ffli§££Sf?3-13H, ?M^-;?;6fc«fflJi&£?fl3-140(c^:L/-Co t*i&©H«fc!J 1/ ? v sWLWtis^x&^WfaVift^tziib, 9° A><-9l&m\c-Yd®. LTS^zggEi A * yfflS©grt**# < ft n t ^ S C £Z0t) -£2 , o
- 4 3 -
JAERI-M 86-175
値IC比例して変化し，その係数はレーザ一散乱について1.07寸 0.18倍で軟X線については1.08
寸 0.17である乙とが確認された。
レーザ散乱計測 (A-2-c)はレ ザ発振器の出力値， 5 J， 0.5 Hzで運転しでも，中心か
ら84cmの値を除いて散乱計測可能であることがわかった。乙の動作条件時の典型的な散古lスベ
クトルを第3-7図'C示す。乙のような散乱スペクトルより電子温度はたいていの場合決定出来
得る乙とがわかった。電子密度分布についてはレーリ一散乱による散乱光学系の絶対較正は終了
していないので，その絶対量については言及出来ないが，その分布形状については第 3-8園児
示すようにたいへんフラットな分布をしているζ とがわかった。
3. 3. イオン温度測定システム
本システムでは， P-3，U4 (A-3-b)，およびP8-IN2L下 (A-3-a)の各ポ
ートに設置されている 2台の荷電交換中性粒子エネルギー分析器については調整実験，能動粒子
線計担IJ装置 (A-3 -c)については JT-60のシーケンスに同期したビーム入射試験，また中
性子計数測定装置 (A-3-d)については JT-60の環境下で健全に動作する乙との確認試験
を実施した。
P-8ー lN2Lポート IC設置された静電エネルギ一分析器では，プラズマからの極紫外線に
よるノイズを低減するために用いているスリットの設定が不良であったため予想値の 1/100程
度の計数値しか得られなかった。このため，測定されたスベクトルにはかなりのばらつきが，第
3 -9図IC示すように見られ，測定軸，スリットの再調整が必要である。またP-3，U4 ポー
トIC設置した， EグB型質量エネルギ一分析器によって得られた各時間のエネルギースベクトル
を第3-10図に示す。これらのスベクトルから得られる見かけ上のイオン温度の時間変化を第3
-11図IC示した。乙の計測器は十分な信号量とプラズ7 からの極紫外線のノイズ対策は十分施さ
れて，ノイズ成分はほとんど零であった。
第 3-12図ICリミタ放電とダイパータ放電における高速中性粒子のエネルギースペクトルの時
間変化を示す。乙乙で固定リミタ放電においては，中性粒子の強度は時間とともに変化せず，ダ
イパータ放電においてはその強度の減少が著しい乙とがわかる。 ζれらの情況をよりわかりやす
くするため，エネルギ-5 keVの中性粒子強度を電子密度IC対して表示した。その結果，ダイ
ノゼータ放電時の 5keV中性粒子強度はリミタ放電時と比較して， ζの分析器の視野内において
は概略 1/10程度となっておりJ プラズ7 中の低温の中性粒子密度がP-3， U4 ポートの視野
内においては概略 1/10程度となっていることを示している。また電子温度と本分析器からのイ
オン温度を電子密度IC対して， リミタ放電の場合を第3ー13図 ダイパータ放電の場合を第 3-
14図に示した。乙れらの図よりリミッタ放電においては不純物量が多いため，ダイパータ放電IC
比較して電子温度とイオン温度の差が大きくなっている ζとを窺わせる。
-43-
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3. 5 tt«Hl&3RSS/;i?.&
* ->Xx^ f i«?SSSfa iJ© i t fe©X^StWJ^S l ( A - 5 - a ) , KX^ lK^SK^ f f i l t iBfj03ttoox«gs»sij ga ( A - 5 - C ) ifi*fift»*i«-itfflij-rsfc!6©ig»fiaij^ss ( A - 5 - d ) , tsZCff-i'i-tSHOlia ffitmimftfi<fflt&tctbcDWt ? y y^'fj
art©'; 7 hvxT^ i tu tfcx^a^infift-sxy-v h*jiiELitfcft!>, s u s j ' a ^
4 * - K , tfn^-^feiEljricftl<^.So * t J ^ g @ K J : i 3 f f " S n 5 f t X i ^ © i * ^ * * - x
- 4 4 -
JAERI-M 86-175
l4 不純物挙動診断システム
本システムは不純物イオン線のドップラ巾からイオン温度を求める分光器類と不純物イオンの
発光ラインの種類と量及びその空間分布を求めるための分光器類からなる。前者については JT
-60環境下での分光器の動作試験及びドップラ巾計測カ3らのイオン温度測定を行うための波長同
定の作業を目的として調整実験を行った。第 3-16図lζ軽元素ドップラ巾測定装置 (A-4-b)o
IC:より中心波長を6190AIC:設定して測定したスベクトル線のプロファイルの時間変化を示す。。乙のプロフ 7イルにはClVの 4次光 6192.74A，OVIの6次光 6191.47Aのスペクトル線が混
存しているが，分光器としては正常に作動する乙とが確認され， OVl， CIVのドップラ巾測定lζ。。
おいてはそれぞれ 7次光<7223.3A) ， 9次光 (7263.2A) を用いれば良い乙とがわかった。
第 3ー17図IC:第 3-16図のプロファイルの全体波形，第 3ー18図にはノイズ成分と信号とを識別
するため，検出チャンネルを変えて測定したプロファイルを示しである。また JT-60の中心部
のイオン温度を求めるための結晶分光器 (A-4 -c)については，分光器の迷光除去対策等を
実施後まずNi，Ti について，乾板による波長同定作業が行われた。 NiについてはTiCコー
テイングされているため観測されず， Ti についてはTiXXIのKα線 (IS2IS0 -ls2pIPI)
のサテライト線が第 3-19図の様に観測され，その量が十分あればイオン温度の時間変化が測定
出来ることがわかった。。
不純物量については斜入射分光器 (A-4 -f)で18-1300Aの範囲でフィルムを用いた分o
光写真測定が，可視分光器 (A-4 -e)で2000-6000Aの範囲で乾板を用いた分光写真調1]
定が行われた。第 3-19，20図IL示すようなスペクトル写真が得られている。斜入射分光器につ
いては波長駆動装置に修理の必要のある乙とがわかった。また P-8， IN2ポート上に据付ら
れている不純物イオンの空間分布測定用の分光器 (A-4 -a)については， J T-60と29mm
X35mmの絞りを通して 300oのゲートパルプで接続されているため， J T-60からのガス流入
があり，検出器のMCPの高電圧が，インターロック機構のため遮断されることが発生した。そ
のため排気ポンプの増設が必要である乙とがわかり，早急に対処する乙とになった。またセパラ
トリックス近傍の不純物イオンを計測するユニット式斜入射分光器については，初期的な計測が
実胞された。
3.5 放射損失測定システム
本システムは電子温度計測のためのX線計数測定装置 (A-5-a).軟X線放射強度分布計
測のためのX線揺動測定装置 (A-5-c)と幅射熱分布を計測するための編射熱測定装置
(A-5-d)，およびダイパータ部のHα 線と輯射熱分布を計測するためのリサイクリング測
定装置，そしてハードX線を計測するための硬X線測定装置について.調整実験が行われた。
X線計数iJllj定装霞については，第 I期のジュール実験の経験を踏まえて，ショット間処理計算
機内のリフトウエアを手直し，またX線置を調整するスリットを修正したため，ほぼ毎ショット
正しい手続きで'昌子温度を求めることが出来るようになった。また本装置に設置しであるピンダ
イオード，ボロメータも正常に作動している。本測定装霞により得られる軟X線のエネルギース
-44-
JAERI-M 86-175
f (Offi&f&t&W. 3 -22d, 3f5 3 -23BCJK*-,, t° v ?W * - K © X H *> t> ft & X f g i f l & z l ^ l i* y -f x*f», * •; -y h frmomwk, mim%t t & <o M D R ft & % si§ T - ? * v r <j y & "Ttliftofco 7 , 5 x V f l 0 7 , 7 7 h-y7°t?fc Sawtooth ff •!§#«§] 3 nfco £ftjgWEfcJ: MDRKj:zmmfc&&m3-24m, 313-25Htt^-r„
*x**'-ftVrmm, xmummmmm, ^?^mxmmm^^m.(0 3'0(Dmm^mtmt^ >) ? h&M£T7y*•?>£:fl&teO-t:; Z<DWtW®-.?Mitz^'^A,mM%nr^^Z>tzib< ffld^tft© MtMfcm>')®$>?><D&¥i\WlL, ffl]£#--h©rtg£ri>tt$flJ&^l<>St£;&*fc;^o;fc„ -e©fc
ISH^fi 1^Sl3-27!l!C^-#-J:-5 4 - e m ^ ? # r t , ^ 0 fflX^S^Slfc-^Tti J T - 6 0 ^ « T -*?#»?• s c i ^'iis* ft*:**, $ /f+5j!Sff^s, zv&mftMiimvmmmw.z nftfr
ofco »3-28gUc^(U©S|i|-c=tBiBiJ*nfc^- KX»fflB#P^^b^^-T0
3.6 S i a - / 7 X 7 l g y ^ f A
* ' > x f A B l | 'J ? -y StSzUfflpfHx u- tr ( A - 6 - a) £7"7X-7|giiJffl5Jif f-1-1*
(A-e-d) WSMT^-T*, ^mattta^ ( A - 6 - C ) , &&tf-fyx-?®m.nmmm*s S I ^ S I (A-6-d) ic-o^rmmmmzftitzo ryx^mms formal®.?-1-* CA-
«ffi5J*J:f7, &»'JS -y fmtffi%LX^Z77 X-7<Dftl£2 cmgS^SC i**® 3-30 l iJ: *>*>#>*), •e©&K(i~20mm±TI^W'^*§Ci*s" t3^^ i to MM'J i •> ? g l c M L T « l»«»<i^J : t )«3a ' J S ? * « ® f i S ± # f c * i l i a t l , *3-31BIK^-r«fc^JclMA* ,-f '< -^&a-e~220c©±#^'EbtLfc^"> 7*7 X 7 » © ^ -f ©fiiS0^S©*5e: t^ t) *»-5fco £tz%Z-32mi$8= 6.5 cm©flficL^7 -f t K A l « 5 Ckifit>frr>tzo
Tfeffltb*5WHfi:/j:-,fc, #3 ' f^©4©ft -^( i^«-^3-33BUc^L, tft£©ffl7j<J: 0f# iina7°7X'-7mSt, 7^->-*EE-£?jJ3 -34HK^-fo ttilfiUtiiJIi*©^^!:©*:*!) I S P ^ f f l r - ^ t e l ^ i l J C f t S t i l (35?) ZMSktZttfrfr*) 6 8£x-fr%<z>!mMWi&&iE
y y x-r^m^mmmm^^t^itm 3-35m^7r,t^.o^ow(. 37 36s k )©x-s? HMS
+ftizthMmt>nt£fr-itz0 f o f c f e s / N ^ i t s ^ K H , TfcSf-s-ffl^^^iCtrifci^
- 4 5 -
JAERI-M 86-175
ペク卜ラムとそのスペク卜ムから得られる電子温度の時間変化およびピンダイオード，ポロメー
タの誤|淀結果を第3-2租，第3-2咽に示す。ピンダイオードのアレイからなるX線揺動測定装置
はノイズ対策，スリッ卜巾等の調整後，測定可能となりMDRによる高速データサンプリングも
可能となった。プラズマ電流のプラットップでも Sawtooth信号が観測された。全体波形およ
びMDRによる詳細波形を第 3-24図，第 3-25図Ie:示す。
ボロメータのアレイからなる縞射熱演IJ定装置は第 3-26図に示すような出力信号が得られ，当
所危慎されていた信号量の過少はない乙とが確認された。しかし本測定装置は空間分解中性粒子
エネルギー分析装置， x線揺動測定装置，空間分解X線計数測定装置の 3つの測定装置と同じス
リットを通じてプラズ7 を見込むので，その設置空間がたいへん規制されているため.測定軸の
設定に誤りのあるのが判明し，測定ポートの内壁をかなり見込んでいることがわかった。そのた
め6月までに測定軸を再調整する乙ととなった。リサイクリング測定装置については検収前で完
全にシステムとして完成していないが，設置の完了しているピンダイオード，ボロメータの調整
試験を行い第 3-27図に示すような結果を得ている。硬X線規IJ定装置については JT-60環境下
で作動する乙とが確認されたが，まだ十分な信号強度，その位置分解能等の調整は実施されなか
った。第 3-28図に今回の実験で観測されたハードX線の時間変化を示す。
3.6 周辺プラズマ測定システム
本システムは磁気リミッタ室観測用可視テレビ (A-6-a)主プラズ7 観測用可視テレビ
(A-6-d)電磁気プロープ，熱電対処理系 (A-6-c)，およびプラズマ周辺部観測用可
視分光器 (A-6-d)について調整実験を行った。プラズマ接線方向監視用可視テレビ (A-
6-brr)は，光軸調整が不良であったことから測定できなかった。
磁気リミッタ室観測用可視テレビについては第 3-29図に示すような画像が観測され，その光
強度分布より，磁気リミッタ板lζ衝突しているプラズマの巾は 2cm程度である乙とが第 3-30
Eよりわかり，その位置は-20mm上下非対称である乙とがわかった。磁気リミッタ室に関して
は熱電対信号より磁気リミッタ板の温度上昇も観測され，第 3-31図Ie:示すように lMAダイパ
ータ放電で-220Cの上昇が見られたが，プラズマ発生中のノイズの低減の必要のある ζとがわ
かった。また第 3-32図は o= 6.5 cmの時Ir.L形ライナ11:入熱があることがわかった。
電磁気計測については通電試験によるコイルの較正実験を経て，サドルコイルの較正をのぞい
て使用出来る状態になった。各コイルの生の信号出力を第 3-33図に示し，乙れらの出力より得
られるプラズマ電流.ワンターン電圧を第3-34図Ie:示す。電磁気計測はその信号が多量のため I
SPへのデータ転送処理に長時間 (3分)を必要とするがわかり 6月までにその処理形態を修正
することになった。
プラズマ周辺部観測用可視分光器は第3-35図Ie:示すようなOW(3736.81)のスベクトル線
の空間分布が観測され， ミラースキャン方式の分布測定の有用性を確認した。実効電荷数討'iJlIJの
ための制動揺射強度測定はフォトダイオードを用いた検出方式で今回の実験を実施したため，
十分な出力が得られなかった。そのため S/Nを改善する為には，光電管を用いた方式で行う必
要がある。
-45-
JAERI-M 86-175
- 4 6 -
]AERI-M 86-175
主プラズマ測定用可視テレビは第3-36図11:示すような視野をリミ・y タ運転時11:モニタしたが.
ダイパータ運転時Kは十分な光量がなく受像出来なかった。
-46-
JAERI-M 86-175
A - 1 mT&S.fflfe •> x x A
A - 1 - a -x 7' i 'j S^Pi^iJ^-T 7'->x x A
A - 1 - sf I M ' i ^ l / 7 X^Sf f iOte ->x x A
A - l - b J ' J l f i l f f i T / v ' X f A
A - 2 ^P&gff i iM •> x x A
A - 2 - a 7 - , J x ^ ^ ^ ^ ^ g i j ^ - T 7 * i / x x A
A - 2 - c ^^Vi /x u - - T - tJcSLSI^-r 7" -yx x A
A - 3 4 t x g l i l f - y x f A
A - 3 - a ^ F B ^ » * t t i f J i ? i ^ - ' i ' * * - ^ t f T - y - 7 - v ' X x A
A- 3 - b y7xrv»fES'(^4'tt&^K*:i*/i'**-fl-tlf*7*i'XxA A - 3 - c tmUT-m? 7 '->Xx A
A - 3 - d « ( J t t ? f t a « « * 7' •>x x A
A - 4 ^ t W I M ' ^ f i A - 4 - a Q^MmKm^t&mmmvy-yx-rJ* A - 4 - b g5£^K7 7°7-fliJ^-x7'^xxA A - 4 - c S # S K-y7°7-ifi^J^-ti-7*->XxA A - 4 - d ^Sv'J $ ? ^ | > f c t f M £ * 7 " v / X x A
A - 4 - e BrM^ffi*tH5fea* * 7* •> x x A
A - 4 - f £4A#=«*S*«J3fcgiP* 7"->x x A
A - 5 »flHB*flJj£* / « f i
A - 5 - a XlgMtMK-* 7' •> x x A
A - 5 - c X i l i i K t ^ i ' ^ f A
A - 5 - d |g#f^iIS-9-7*>'XxA
H x S X 8 K f / ' > x f i
Ha f i ? "J *-< V ') > 7MW&W.
A - 6 J l i a 7 ° 7 X ' v » j ^ g l A - 6 - a SE-®ff i l a t i*7 ' ->XxA A - 6 - b ^ S ^ t l - T 7 ' - > X x A A - 6 - c €«Sf t t t f f l imaSg€^Ma * 7' •> x x A A - 6 - d g | ia7°7X-7^F B ^p?BI^-9-7 '-> 'XxA
- 4 7 -
JAERI-M 86-175
J T-60計測装置
A-l 電子密度測定システム
A-l-a サプミリ波干渉測定サブシステム
A-l-a 磁気リミタ室プラズ7 密度測定システム
A-l-b ミリ波子渉測定サブシステム
A-2 電子温度測定システム
A-2-a フーリエ変換分光器測定サブシステム
A-2-c 多パルスレーザー散乱測定サブシステム
A-3 イオン温度測定システム
A-3-a 空間分解中性粒子エネルギ一分析サブシステム
A-3-b プラズ7 断面方向中性粒子質量エネルギ一分析サプシステム
A-3-c 能動粒子線サブシステム
A-3-d 中性子計数測定サブシステム
A-4 不純物挙動診断システム
A-4-a 空間分解軽元素不純物測定サブシステム
Aー4-b 軽元素ドップラー幅測定サブシステム
A-4-c 重金属ドップラー幅測定サブシステム
A-4-d 磁気リミタ室不純物測定サブシステム
A-4-e 可視域絶対視IJ光基準サブシステム
A-4-f 斜入射減絶対測光基準サブシステム
A-5 放射損失測定サブシステム
A-5 -a X線計数iJl.lJ定サブシステム
A-5-c X線揺動測定サブシステム
A-5-d 騒射熱測定サブシステム
Hx 硬X線測定サブシステム
Ha 粒子リサイクリング測定装置
A-6 周辺プラズ7iJlJJ定装置
A-6-a 表面温度監視サブシステム
A-6-b 表面監視サブシステム
A-6-c 電磁気計測検出器信号処恩サブシステム
A-6-d 周辺プラズ7 空間分解測定サブシステム
-47-
JAERI-M 86-175
A - 7 7-?mmi&m
A - 8 ifciltg#
- 4 8 -
]AERI-M 86-175
A-7 データ処理設備
A-8 共通設備
-48-
JAERI-M 86-175
* * A - l - o ELECTRON DENSITY * * 86-MAR-28 13:30
[SHOT = 1094] [TYPE : 1-1 ]
U23 r = -51cm U4 r»0 U6 r = +51cm
10 t [sec]
; 3 - i m *7$ »&¥&Mmmm£*)mz>tifc2.-7yx-?®mi:¥-&m<otifffimk
VERTICAL Line densily profile !S-F.".n?ls. /«dJV- -a A I B 2mm INTERFEROMETER IF=I.IIE+14cm'*
1.200
1.100-
1.000 r
0.900 -
0 .800 l^^ - : -vv -v 0.200 0.300
time (sec/div.) 0.400
-2121 S t)&rmife&m&Q'&bfttzMDRr-fKJ;Z£y7Xvcr>m®:¥-®m<om
- 4 9 -
86-MAR-28 13: 30 [SHOT : 1094] [TYPE: 1-1 )
JAERI-M 86-175
申*A -1-0 ELECTRON DENSITY申ヰ
一'-U23 r=-51cm - U4 r =0
…U6 r = +51 cm
5
【
MEuo-M〕
e，凶-
〉ト】一
wZωロ
ωz-」
O t (sec)
サプミリ波干渉測定装置より得られた主プラズマの線電子密度の時間変化
10 5 O
第 3-1図
;f tjw動 j1. IOOf...............……"….日.……‘叩一一.日.目.-一-十..一‘匂- 一…-目….“.f.…...一一.一….“.… 一….
印叫01μρ川品民s
0.9旬。叫〆 "(i j
.負担::::;::: ;:ヮ i: :: j 0.200 0.300 0.400
IIme (sec/div.)
Line denslly prof ile AIB 2mm INTERFEROMETER
ミリ波干渉測定装置より得られたMDRデータによる主プラズマの線電子密度の時
間拡大図
-49-
第 3-2図
JAERI-M 86-175
IOr
86-MAR-28 t3 = 36 **DIVERTOR ELECTRON DENSITY** [ S H 0 T : 1 0 9 4 ]
[TYPE : 1 - t ]
o -4 f Wv VI\ w V </\ ith'\\A/W 0
"100
r 10 t feed
IN3L P-9 IN3
•Ftf-h
i u>>-"
*^« ym^mmmmz.*)'&$>ftjzwm.v x y^mj^ao^m^^s.o^famit
f4K-$%0&£.
fneii U0,3cni*) 15 r
10
i 7cm(ZC?jfi
Xp=0cm
E1100
— E1101 El 098
FI094 +V' T ° —E l l t u r n > ^ E i o 9 7 2
0 1 2 3 4 5 6 .main 15 «
/n edJ! (10 cm2)
•50-
86司 MAR-28 13: 36 [SHOT : 1094] (TYPE : 1-1 ]
JAERI-M 86・ 175
申事 DIVERTORELECTRON OEN51TY申牢
ーーー IN3LP-9 IN3 下水'戸ト
10
5
〔
N
・5同FO-M]
〉↑】的
ZUGUz--4
O
t (secl 10 5 O +_'~ブ 1) ンジー100
サブミリ波干渉測定装置より得られた磁気リミッタ室下部の線電子密度の時間変化第 3-3図
タイIIイ室の展度
~ 7cm(U'手前
レタァιXp=Ocm
じ/タイハ:..グ紙
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15 .， ( 10，wcm勺
夕、イハ~タと主アタズマの<<手患2震の朋係
磁気リミッタ室と主プラズマの線電子密度の関係
内
u'hu
第 3-4図
JAERI-M 86-175
in* raunioo or TE
m 3 - 5 H 7 - 'j xg&##2§j; i) onTumotatttiimmft
v 1
Te (ARBITRARY UNIT)
* 3 - 6 a 7 - y xgEfta^gg, iz-u-iia. *J:cmxill1-ttfl£fe^«?&KcDfSHMfll
- 5 1
JAERI-M 86-175
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第3-5図 フーリエ変換分光器よりの電子温度の相対時間変化
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第3-6図 フーリエ変換分党器，レーザ散乱，および軟X線E十数測定からの電子温度の相関関係
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レーサー散乱計測よりの電子温度分布，密度分布第3-8図
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レーザ散乱スペクトラム第3-7図
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静電型中性粒子エネルギ一分析器より得られた中性粒子のエネルギースペクトル第3-9図
JAERI-M 86-175
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5.4E+01. 5.3E+01.
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4.4E+01.
4.3E+01.
4 .2E+01.
4 .1E+01 0 . 0
SHOT NO. = 1100 DATE=86-MAR-28 TIME=15:33:22
ITEM MASS TIME LMS3
: H 800.0 : H 1000.0 : H 2000.0 : H 3000.0 : H 4010.0
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g 0.8E+00.
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SHOT NO. = 1100 DATE=86-MAR-28 TIME=15--33:22
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- 5 4 -
JAERI-M 86-175
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H 1000.0
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H 3000.0
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第3-10図 E..I'B型中性粒子質量エネルギ一分析器より得られるエネルギースペクトル
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第3-11図 E..I' B型中性粒子質量エネルギー分析器より得られ~見かけ上のイオン温度の時間
変化
-54-
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JAERI-M 86-175
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第 3-12図 リミッタ放電(a)とダイパータ放電(b)の高速中性粒子エネルギースベクトル
-55-
JAERI-M 86-175
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第 3-13図 リミッタ放竃とダイパータ放電における. 5 keVの高速中性粒子強度の電子密度IC
対する依存性
-56-
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86-175
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ダイパータ放電時の電子密度と荷電交換中性粒子計調，IJからの
イオン温度と電子温度との関係
第 3-15図
15 _? (xl0"'cm-<:: )
リミッタ放電時の電子密度と荷電交換中性粒子計測からの
イオン温度と電子温度との関係
第 3-14図
JAERI-M 86-175
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第16図と同じスペクトル線のドップラー幅の時間変化の3次元表示第3-17図
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第16図と同じスペクトル線の 1secと 2secのドップラー幅。左側はショット番
号 1088.右側はショット番号 1089で波長を3λずらしである。
第 3-18図
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結晶分光器で測定したTiXXIkct線とサテライト線
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第 3-19図
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斜入射分光器で撮影された 505A-570λ の範囲のスベクトル線のプロファイル
(各ラインの波長については同定作業中である)
第 3-20図
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可視分光器で撮影された 3160A~3340Aの範囲のスベクトル線のプロファイル
(各ラインの波長については同定作業中である)
第 3-21図
JAERI-M 86-175
UERTICBL KEU/KEU«SEC«CM2
fi5a SYSTEM PHfi ENERGY SPECTRUM
SHOT= 1096 SAMPLE! 30 30
15.0 18.0 ENERGY (KEU)
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(b) S3-22S! X«tt t t f f l l f f iSt l IJ:D»6ft fct tXI |x*A.4f- i ' , «*' ^ A l a l t ^ m ^ ? h?
-64-
JAERI-M 86-175
札足RTlC白LKEヨWI<E¥I.SEC・0官
O.lE+16
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PH日 EHERGY SPECTRUM
SHOT= 10%
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ヨコ.0
(仏)
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第 3-22図 X線計数測定装置より得られた軟X線エネルギースペクトラム(a)とそのスペクトラ
ムよりの電子温度(b)
-64-
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(P18.U4) (PIH)
SHOT
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(P18.U4) eOLOt'1ETER
ー田町
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第 3-23図
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(ii) £7°7 x--7jiia-efflt|nttfi^^)t (/£#) *^a^$*L. ^agp-effl^m^^ti^-^Sii*
4.1 EE^iH'Jig
*SmBI*SIt-eSiJ-9!t*S« dfiScff) , Pv( i iEgfm-7--+-^K©E^ * * 4 * 5 0 if. P. O t f t ^ S t . Kffict3 2 o © f - ^ ^ S t > t l § o BUS. Mm-!lCtii£Zmi£>£'-9 t ,
*) (1) A#f*fMl£©f4f&ff'4l,T, i y ? X 7 f f f i n e ©±*><i9JM*£K£', neosesyt!!8*»S„ (2) NBIflP«iOFF^©n etta*(i^J6, ffitSWlC J:5disruption S-KfJh+Sa
**) PvtfiPMBm, D*o^t^jSPB, PD® ¥£*•?* a- H2ic*t-rs!i)aj.t2^5?ii:Lr O p L n O n
p v = —-— ' •—-x2-e*£„ fflL, fttt^Jiigss^mioftiEtfre&so-c1, ffiftfiicfl 2
LTife20»oK?l*<*« (.aDZ-jtimgic^^xit, p,iiio^rfe*T(4*a) 0
- 7 8 -
J AERI回 M 86-175
4. ダイパータ特性
今期の実験からダイパータ室!(粒子排気設備が，またダイパータ仮にロウイナ然活対アレイが取
付けられ，ダイパータ室の圧力，粒子排気量.およびダイパータ板の温度上昇の測定ができた。
本章では，これらの結果について述べる。
ダイパータ室粒子排気は. NB 1加熱時における粒子市IJ御*)を目的として設置されたもので，
今期のジュール加熱実験はその予備実験として位置つ.けられる。本設備の概略図を第 4.1凶lζ示
す。ダイパータ室からの粒子排気は 1N，ポート枝管に設置された Zr/Af-ゲ‘ッタポンプ(上下各
1ユニット. トロイダル方向 2個所の合計4ユニット)で中性純子を吸収すると共lζ，ヱ排気ポ
ート (Vポート)つけ根κ設けられた排気促進板でダイパータ室から流出してきた中性粒子を反
射させ主排気のターボ分子ポンプで排気することによって為される。
またダイパータ室粒子排気設備では，磁気リミタ副コイル支持部の透同を経由してダイパータ
板で発生した中性粒子が王プラズ7 室に流出するのを防止するために.Vポート以外のNB 1，
R F. 1 N2・SL，ガス注入の各ポートつげ根付近ICパッフノレ板を取付けた。これにより，
(il より低い主プラズ7 密度からダイパータ室内での粒子リサイクリングが高まり，その結果，
低温高密度ダイバータプラズ7が得られ易く，かつダイパータ室の圧力も高まる，
(ii) 主プラズ7 周辺での中性粒子密度(圧力)が低減され，周辺部での街電交換損失や高速中
性粒子ビームの再電離損失が抑えられる，
といった効果が期待される。前回のジュール加熱夕、イパータ実験 (1985年6月)では圧力測定
が為されなかったので，パッフル板の効果を直接比較することはできないが，今回測定したダイ
パータ室の圧力や主プラズ7 周辺部の圧力はこの効果が反映されたものと考えられる。
ダイパータ板lζ取付げられた熱電対アレイは，時間応答が速く，放電初期からダイハータ板の
温度上昇やその分布を測定する乙とができた。
4.1 圧力測定
ダイパータ放電中の圧力変化を第4.2図に示す。図中. P1はZr/Af-ゲッタポンプ下流側に
ある電離真空討で測った真空度(直読値)， Pv は主排気7 ニホールドの圧力材会ある。ます，
R の変化をみると.放電中 2つのピークが現われる。即ち，過渡的iと生じる第 1のピークと，
*) (1) 入射束程度の粒子を排気して，主プラス・7密度 ne の上かり過ぎを防ぎ ne の定常・状態を~る。
(2) NB [加熱OFF後の ne減表をはやめ，密度限界によるdinuptionを防止する。
事*) p vは主排気B系. D系の J1空!支 PB • Poの平均備である。 H21己主Jする感度比2を考慮して
2 PB + 0.8 Pn Pvγ~X2であるo 但し，附係数は 1985 f]: 12] の較酬であるので，絶対仰に対
して約士 20%の誤差がある〈このような誤差については. Pl についてもあてはまる)。
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Ji7"7X--7CDWK(CJt-fiD-rSyf52©t'-?'e*-5o ijij^(y«'l-:KlWli'f-Hij-f-*^/j<. v 7 - u ; | i sfiffiw** wsi ' . e - ?Kif-r§ii.%'!]^v-s u. /J^I.,)i:^isicw-r5ii-:;j»t- ?fifttrtc>0
/j£/XlftLT(-' .5 fc©£^-;L0tl.5o i t - i t . ia%coaiB435 2 « t " - ?•£• £>£(c J 1 ^ < S 0 p,
<cttfct2>V-1'-<-9WtJj (HjfiSlW) Pd,, ( i . Wxlifilil ' i te-^^fc.kO.
Pd,v (6 i 2 ) x P,
•CabS©-?:'. 352 ©b°-^f]-jif«)P1 ^iil^-r^Ki'Pd,, £fil3 C i ^ t r . * « . P, £ P.,, v ©Wit-
ft factor 2 jy r* i cD^ i i ^ i ^*y , ^^cD^ii-:,y;sifetrM!-:ffli«M^-J<^-5^«:-A<*-£)/)i. km'i -eii. Pdiv = 6P, tLxm&zmitoZo
—Jj. P v © ^ t - & * S £ . «('.[I'I;JW]©P r e - f i l l ing tfxfflij^^i'j^it. '/4'*-9t£ iMWl& 3 t l Ji 7" 7 X -r ©vfc'gf # h W--T 5 © K<1! l > Pv t, ,:"S * <S a >) i's Boli T- (i C © J; -) /J: P V
©lift-MLSfe t>tit t le £ £ , £fc 1985^©^^'-> ' -^f l [" .UT-( iPv© l.'/i'li C^UJi'lIJUK! "eft
• / - » » * * & 5 n . € 0 t e » Pv*.I'.W-Lfc k © £PIUSS *15» £7" 7 X-7)%i!l%<D)(JUt. V-i -"•'- ?/A'-lir|KC# y 7" 'J • ? © ^ 7 K&i'j'^ft'tf!? 7 4 ^"iflii
|.U u - o H c i f t S . €©SI-:Sl#y7FBftffli)©' 1U^i'i''H.!i-^III^TiteLfco /&'.tiii"i©ll-:;rl'-«i^/a fcfc w% v - * - ju vftj Pv (cW-f 3 -+" > 7" u i 9 Wxv* y 7' KtftffilliiAi P 2 ©•&iK*$£.*#> XtitjlZ. *Tiicfi©j£7"7X-vj,1i)ii!^©)H;jP,„a,„ ( t U M W O i P 2 * " - J * * J ; - E - a i ^ c £ ^ t S 5 „ « « » , P,„„,„ (iPdiv fflffjgl / 3 0 ~ l / 1 0 0 - e * ^ f c „ P„, ;,in *«' 0.0 1 Pa W
b'x&tuxtim^mrt'-A©jtj'tii»u^(i'hs^©T-. P,I,V*O.I p a ~ i pa©$siJHi*rc'if;i S^r6|if ' .12^«3^KJ;SNB I AAlfflfft K(i'M<^ t>©£ r'fl!3*i3 0 VffcOtfiKJ&O^SfcK: J : 0 Praam © =t <0 jj-.fiffi t £ f i « - ^ 4 6 3 £ > £ > ^ & S o
iVij, a-^fflJIi^jiBilSEfcfc^r, j£7"7XT^fBfff l t " -^Ki . t r5 i i :^ t" -?©jKt i l i . l f | i i J ( i . 'i;
Sf-?ii>t.p, T-o.3f>JiiK, p2-e#jifj>, pvr-*</o.5f>-c:-*ofc0 *w;-fflji-:/ifti!gT*a *)
y-f / < - 9 7 7 X-?<T)\\L~f-m%JPrJ'fW: f'-Vrf/SiJiJ-ir? XT-^JfirTjCJt.lLTJWJfJICiacffc-rSo tnt i . nc tfWtt9'4'-<-9,M^<Z)tt.-Mrlh bWibnl. ttf-wiwyfwZMtctii SfcJ6-e*S„ ? V ^ - ? ^ y ' : ? H-4©r|ifM>/:r-^;ffili'€-©)l-:^Pd.» £ffiKlcraiLi-T5„
*t\<$\<D'J.n. - JUlm&'JMX'M^nfrPt.v On, &fm$:itS4.3[*\lC,i<ta rj't-f-WIHJj ( i . 7"7XT',|iBfEfc«i^?¥ti-f. iTu ©,^2.J jJJ-fcltMLTifl/JH-rSo SfcVrJBl'PUHUU K©n, • 4 x lO"rrT 3 T-(i, P„ , v JifiMl L T l ' ttv V - / / , |il)[5(](c;/]<<StlS-?-+--^K©)i;;7Pv <j P,i,v £|i.j^«Cn c ©&/2.1 jRJCltfr'iJLTlft'JlJIlLTV^fc^, Pv (iW: r-tlfxvtt!ift:fti©^l»l<CJ;-,-C
* ) I', IC- H'ri.t, ^! 2 i-: - 9 <>-ivkh h-t Lr:„
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1'.プラス・?の?支度に対応する第2のビークである o Ijij行の発'1，IJ;tl刈はイ、IIJIであるが. ノ 7 -/.... ./ '.li
流舶が大きいほど.ピーク Iζ .ifする時1mがいまり，かっ'， il じ街!支!こ対する|上 Jのヒータ Mi も I~':jい。
後手tは，主プラズ<1待ilJ1との相聞が強いことから，ゲイパータ本内での牧r')サイクリングや/f
Jを反映しているものと7]-えられる。従って，以[:1):のぷ請はお 20)ビー?をもとに進めるυp，
1ζ対応するダイバータネ1ゼjJ(H2換1I.MO P山 v は.f.J1公u@免iWJil:ぷ験により，
Pd，v (6t2)xP，
であるので.第2のピーク付近の p，をiWIJ1.:すればP山 v をま"ることができる。 p，と p"，‘υJ対lt、
』ζfactor2以内のイ二M・J1.:さがあり.今後の較11，:ぷ験で'11ι'(UJflfl:を求める必D:-があるが，本側;tl
では. Pdげ 6p，として議ロ命を進める Q
-)j. Pv の変化をみると.放IU初期の pre-lilling ガス ω;j~;枠がiì'í えた後，ダイノいタ配
立が形成され主プラズ7のi宇/支が L押するのに'/句、 Pvもffhまる。リミタ政tUではこのようは P、
の上昇が必められないこと，また 1985年のダイパータ政IUでは Pvの L~i'はこれはとI!JIIJ(，tでは
はかったことから， V ポートつけ~lHζ1没ji'，'した杭 f 排気似よ住似の効!.v:によって V ホートからむN:
f排気が為され.その結*PVが L'11'.したものとPI!解される。
主プラズ7);'iJiil郎の IU]は.ダイパータ紋ílìrl'lζ ポンプリミタのヘッドを~'!千:芥25 ライナ，(，i と
同レベル I<::Î'円き.その排気ポンプド流側の浴車IW'ウ~，1I'を JII ~ 、て iJ\lI~じした。放í l1 1jijの /f:J 平衡状態
における7ニホールド /fJPV jι対するポンプリミタ却|礼ポンプトー流側IUJP2の較"係放を求め
ておけば.放屯中の主プラス:7/?;J .ill ì~i の正 J P"，a川 (H2換m，fOは P2からおおよそ知lることが
できる。その結巣.PlnulnはPdiV の槻略 1/30-1/100であった。 Pm;linが 0.01 P a以
ドで・あれは.高速rfJt'凶，'lfビームのl呼出離Hl火は小3いので Pd1 Vが 0.1P，，-1 P.のfillJr-1内で，!'，i
まっても /''i!'i離損失によるNBI入)Jの低下は小さいものと f怨される。今後の校，uえび'x験lζ
より Pmil1nのよりJEu'uIな10自を求める必要がある。
，;';).各締のJUJislj定において，主プラズ?情1ftのピークに対するJUJt:ークの.i!:t!‘れ11!i H¥Jは.'J::
験データから p，で 0.3抄以ド， P2で約 l抄， Pv でが~ 0.5抄であった。本Fliteiの川 ]K閲する議
* J命では，放íll rl 1 の段大」よフ'ラズ??百1J:t&ι対応する ll~人:If:力をデータベースとした o
ダイパータプラス:7の'，l1-f街!良zやr4Jflt村正常皮は1:フヲズ7;fi度n"1C )(1 してJj'.線Jf;'<::~化する。
これは， ncが閉すとダイパータ'.i..ドへのN:f!.l.irthも別加し.校 fリサイクリンクが色、激に1fJIま
るためである。ダイパータ本ダクト内のrflt'1:N:r待度はそのJUJPd，vと1キH&/<::IJ.!，I.i!I!する。
今月!のジュール加熱実験で得られた Pd'V のnl'依ft-t'1ーを第 4.31文H<::ぶすo ダイパータヰJのIUJ
は，プラズ7illがtl<::l;I:依存せず， n c のが~ 2. J采に比例してW:加する。また?制度|似界以 1;のnc
4X¥O， 9m-3では， Pdげは飽和lしていなb、。 ーj¥|百11)(11ιぶされる7ニホールドの11ソJPvも
I弐hvとl，iJ.t>TH<::n l'のが~ 2.1乗に比例してWWIIしているため， Pv は杭(1JI'主L促進似のが~ ~ねによヮて
ダイパータ引の/UJ を，，'(Hl'JXI映している乙とが~)かる o I，i]lヌ|より実験的κPV P'!iv J2であるけ
ホ/'， Iζ!~ ， -CU， 可~ 2 1".'ーク;.h~ 人!， ))，~し t:"
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y* '•<- 9 ryx-^mtit ?4 "••- 9moWMvy-i't- 9m®.\c h^u?z>0 % 4.4 mi*. St (M 4.1 m&ffi) ftWZZWM (Magnet ic Fi 11 ing ¥-®Wtir®s%r-ti « r = 4.5 cm i
« , M F =6.3cm) K o l > t , p^f f l P, £lt& Ltz kQ>X'&Z>0 ifitilMt b £7 7 X •?•&&&&£. /vtmtX'&Zbi, iiSfflJftffi ( « r F = 4 . 5 c m ) IC*tL-Ca, £ A £ < Lfcgtm ( * r = 6.3cm)
X-it. P, ^ 4 0 ^ I S ± | f - L r P 5 o ?*-f ' < - ? a -KCH-gfCfcf t l i ' . ' " 7 7 / i / K S S L / :
C i f C t o T , y^f / f - i ' f f i T f l ^ L f c f t t i f i - f l i ^ n - h $ (figg >J i 5- £o 4 >v iglj 3 4 ^
©fig) ^ i i L ; r ^ 7 ° 7 X ' 7 S - ^ i ^ e S f - - 5 I i J ^ i ' r a ^ o C<0&?te9'4><-9JFMK©fci-£(i. 5,
* ^ § I . M J i ' . B P ^ o - hg|5©* ij T 5 y x <5v„ld fr'&Wii", ttiftftf-ffli£B(i^Wlx.t.
ftSM^'-^M?'? hflfflcfittfcH'-^g ( lE^ ) ^ S S O ^ l ^ i ^ b . nl3MffiT'©P,©ffliS^
4.2 t t?»9u
Qzr /A« i Q v « . KjEISf <C &tll£
Q z r / A l = 2 8 P , C P a m V s ] *
Qv - 2 .5N T M p-Pv ( P , m 3 A )
X'foZ>0 CCT?. N T M p ltfikW.<plc&W)lX^tz9-*ft?#y7°mx-k&o —Tj, P di» = 6P,.
P v = P d , v / 1 2 £ « < . > £ £ . frfSfm*Qexhaust « .
Qexhaust = Q z r / A £ +Qv
/ 2.5 NTMP \ , , , s 4.7+ ) Pd.v P . m V s
^ 12 >
X^z.ihtlZ>0 ^m<D3i$kX'l±NTMp= 13X&-,tz®X~, 9'4'<-9mfrt>%-td[>L:?tim-&ffii£> %mmmmilAm!/sX&Z ( N r » , = ] 6 © i l l i 8 . 0 m 3 / s ) o l*JtR(i. Z r / A « y * 9 • t ; y y ^ 4 . 7 r a V s , i g f f l ^ - d < ^ ? d « y 7 ° ^ 2 . 7 i r f / s (NTMP= ^ © i ^ f i S . S m V s ) " ? - *
^*-^sa^^0i7°7x-7ggffifc^^-s^fBfmfi©Bi^*^4.5iiic^-ro mA^mfifi. ^ c = 4 x l 0 1 9 m - 3 © i § ^ ) 0 . 3 P , n f / s 7 * ^ t ft-f#Mft©n, fcft-f S$|fi] (2.1SgKJ± 0*J) # « & 3 f t f t t f . ^ e = 1 x lO z o m- 3 ©i i : f< :2 .3 P a m V s © f ± ^ g p M ^ ' a r t i T - * 5 - 3 i f IKS ft •&„ NB I f l l ] S P # ( C £ 7 ° 7 * ^ f £ # £ £ £ f t . 5 # ' x B * * fi. S D ^ f 7 - * i 2 0 M W e f -A X 7 . A 4 - ' - i i ] 0 0 K e V f f l i J 2 . 3 P 1 m V s T ^ S o S£-aT. in„- 1 xl0 2 0nr 3<c/j:fttfNB I
*) lEffllCli, Q Z r / A ( = S Z r / A , x i - . , M ! [ X ( p Z r / A « / P l ) xHaKStH-ajSHExP,-??* So ^•»]03t?i^-C:li, Q Z r / A £ = 4 .5x4x 0.78 x 2 x p 1 = 28P,T*- 3fc„
** ; APtOfcto, i;jwl/*--HJtfHt (Eb/2 , E b / 3 ) KX 5 A*ft£-f ifcfflffijT., '£ft'«1H:£. ffifli£
- 8 0 -
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ダイパータプラス・7 特性はダイパータ室の形状やダイパータ配位にも依存する。第 4.4図は.
Ot (第 4.J図参照)が異なる放電 CMagneticFitting平衡解析結果では δ戸=4.5 cmと
ot'F=6.3cm)について，両者の p，を比較したものである。 rJJi放電とも主プラズ7 密度はほと
んど同じであるが，通常の放篭 corF = 4.5 cm)に対して d，を大きくした放電 (δグ=6.3cm)
では， p，が409ぢ程度上昇している。ダイパータコードの計算によれば，パ y フJレ阪を設置した
ことによって，ダイバータ板で発生した中性粒子はスロート部(磁気リミタ主コイルと副コイノレ
の間)を通じて主プラズマ室へ逆流する割合が高い。このようなダイパータ形状のもとでは ，o，
が大きいほど.即ちスロート部のクリアランスムo，dが狭いほど，中性純子の逆流が抑えら
れダイパータ室ダクト内の中性粒子密度(圧力)が高まり易いことから，両放電で、の p，の相違が
理解できるo
4.2 粒子排気量
ダイパータ室から Zr/Aeゲッアポンプと王排気ターボ分子ポンプによって排気される粒子量
Q Z r/ At とQvは，較正試写 によれば
QZr/At ミ 28p， (Pa m3/s J事)
Qv 2' 2.5 NnlP • Pv (Pa m3/:; J
である o ここで. NTMPは放電中』ζ稼動していたターボ分子ポンプ数である。 -Jj，Pdiv主主 6P，・
Pv~Pd ， v/12 を用いると，粒子排気量Q.xhaUSI (:J:，
Q.覧haust QZr/At +Qv
( 2.5 NTMP、~ 14.7 +一一一一ーー IPd， V
¥1 2 I ( Pa m3/s )
で与えられるG 今期の実験ではNTMP=13であったので，ダイパータ室からみfこ粒子排気設備の
実効排気速度は 7.4m'/sである CNntp=16のときは 8.0m3/s)。内訳は. Zr/Aeゲッタ
ポンプが4.7m3/s.主排気ターボ分子ポンプが 2.7m' / s (N TM P = 1 6のときは 3.3m3/s)であ
る。
ジュール加熱時の主プラズマ密度Ir.対する粒子排気量の関係を第 4.5図iζ示す。最大排気量は，
n.三三 4x 10 '9m-3のとき約0.3Pa m3/sであった。粒子排気量のn.lr.対する傾向(2. 1 乗IL比
例)が保持されれば. n e ~ 1 x 10'0 m -3のときに 2.3Pa m3/sの粒子排気が可能で、あろうと予常事 1
怨される。 NBI加熱時i己主プラズ'71ζ供給されるガス量 〆は，加熱パワーが20MWでビー
ムエネルギーが JOOKeVのとき 2.3P，m3/sである。従って. n.:;;; 1 xlO20m匂乙はればNBI
市 iE6震には， QZr/At=SZr/AtXユニット数X(PZr/At/P，) xH2K対する感度XP，であ
る。今期lの実験では. QZr/At=4.5X4xO.78 x2xP，=28P，であった。
**) rmmのため，エネルギー成分比 (Eb/2，Eb/3)による入射粒チ束の補正，突依けfH失.前i1!交
換m失， リップルm失守，は考慮していむL、。
-80-
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(a) S f - f ' < - ? ^ © E / j P d . , (iS5n, T'fe n e ©2.1 ^ I C l t ^ J L T i ^ i S A ' i ' - ? ^ ? (b) ?M ^ ' - ^ ^ © A / j ^ v - i ^ t • i / ' ( '<-9mft~c<Dtt.f 'J->M ? y y / f f l f i i 5 i i ,
» i ' l n , l l t > ' 7 h-T^ffl-e. NB I f t D ^ ' - ' ^ - ^ J i L / c i ^ICfulUnelcWLTPd.v
A*. 1985^-©3li&£3l£lt8LT§fr< tt5j&>i:-3JM4. ^flj.'IMJ; Dft l l Lfc„ mill (46 ft
r t i f / ^ ^ X JT?sE-<5fflT-. CCT-l4fem«-ffl*lcai^So ^•-/•onjSjr^*? y*it&^-r. tu?iiL;iAj6B#i!grp (4fi is]©*gsi^^i«^ £&&
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r P * 1 - R„
^J^.(4'n e = 3 x l 0 ' 9 n r 3 © £ £ , R„= 0.9 5 . / \ h = 3 4 P , r a ' / s , * « H 4 . 5 B U 0 Qe«ha u..
= 0.1 7 P a m a / s t - * 5 * t > , ^ $ © * ® m i r * ( 4 9 8 g K & ; & » < t t * f c © £ 1 ^ f ! $ f t . 5 o l >
L, ffiHffl^^iJrtK-r'Si. i ! c m i l © ^ 7 , y * l c i i n T ^ : # t t M S ( 4 | g « ) ^ n / ' < £ * ^ / ; (3? 6.
4 i f S ) o - 3 ? . I N , y - h # OS 4. lUtlJSi) *BIIB] i f tL-c : t t?Wa«A*Q. l l h .u . , ( =
Q Z r / A £ + Q v ) ©»^tQ v fc"fcr<Oii^*J±«cLfcl l l^T"(4. r f o i ^ f f i j ^ - f S S ttSilS
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S£4.1 g H c ^ S f t - S & B f t T W ©flS3®<4£lT©aO _e*)5o • XP = -6 .5 cm (#••<-"«-^•ETS*>t>H^^|S)IC 9.5 cmfflfiH; ch l ) i > t , 2 c m
PB1PS^H^*fSj(C 6 il®gi®>tf (ch 1 ~ c h 6) #$ .&„ t © . « * f T H (iftljyf S ±
• &*iB*f©5fcsS«, 9'4'*-?$. (20 fim<VTiCfr=>-T-< y?'2tltzM0ffl <D%m #»b>lmm©jf3ICNi n t f t f t t S f t , ig#fflfl.g(i 1.6mmT?*5.
(4. g f t V * * ' e g < J t ) l ~ 2 & f * - 5 f c o C © ^ ' 7 ' > * © H H © 0 - i o £ L r , a^ t f t f iK
* ) *®* t r U"f§^ + y*^nc*tffi;-rs^>f'<-i'iE^flBlctB^f-^ ( lkW/cm 2 , '-oi^rtio.l 8>, Slfflrti2cm) ^ » t L f c i § l c , tr-^jiiSK^tS*T©lKFRg*.tlti*tS.
- 8 1 -
JAER [-M 86-175
加熱によって入射される高速中性粒子東程度の粒子排気能力を.ダイパータ室粒子排気設備は
持っていると考えられる。但し.以下の二点については今後の実験で充分注意する必要がある。
(a) ダイパータ室の圧力Pdlv，;I:高 n.でも n.の 2.1乗iC比例して高まるかどう九?
(b) ダイパータ室への入力パワーが増すとダイバータ室内での粒 fリサイクリングの高まる n.
傾域が高n.側IC::シフトするので. N B 1加熱パワーが憎したときに同じ n.lC::対してPdl V
は低下しなし、かと.うか?
ダイパータ室粒子排気設備によって主プラズ7密度の減衰時1m(実効的粒子閉じ込め時間)Tf
が. 1985年の実験結果と比較して短かくなるかどうかは，実効汚初より注けした。持制!は61立
「粒子バランス」で述べるので.ここでは結果を簡単に述べる。
グローパルな粒子パランスにおいて，粒子閉じ込め時間'pは前回の結果と変わらないと仮定
し，リサイクリング率Rは
R=Ro-dR
R = Q.xhausl / Fth
とする。 R。は前回得たリサイクリング率であり，またれ h= N./，pである。，p*= 'p/(1-R)
であるので，粒子排気の効果によって次式程度のTfの低減が期待できる。
d，p* d R
'.* 1 -Ro
例えば n.= 3 x lQl'm-3のとき .Ro= 0.95. F1h= 34Pam3/s • また第 4.5 凶より Qe x.hau・2* キ 0.17 Pa m3/sであるから.今期の実験では'pは9%程度短かくなるものと予想される。しか
し，前回の結果と比較すると，放電毎のバラツキIC::隠れて大きな差異は認められなかった(第 6.
4図参照)。一方. 1 N3ゲート弁(第4.1図参照)を開閉操作して粒子排気量がQ.xhaUSI (=
* QZr/At + Qv )の場合と Qvだけの場合を比較した実験では. 'pは評価式で予想される程度
(69ぢ，観測値は 5%)短かくなった(第 6.5図参照)。
4.3 ダイパータ板の温度測定
第 4.1図に示される熱電対アレイの構造は以下の通りである。
Xp = -6.5 cm (ダイパータ板下端から奥室方向IC::9.5 cmの位置 ch 1)から 2cm
間隔で奥室方向に 6倒の熱電対 (ch1-ch 6)が並ぶ。 乙の熱電対アレイは対応する上
下ダイパータ板IC::設置されている。
各熱電対の先端は，ダイパー夕飯(20μmのTiCがコーティングされたM。材)の表面
から 1mmの深さにNiロウ付けされ.単体の外径は 1.6mmである。*)
ダイパータ実験IC::先立つて実胞した電子ビーム照射による熱電対アレイ〈予備品)の時間応答
は.各チャンネルで異なり 1-2抄であった。このバラツキの原因のひとつとして，ロウ付け状
*) 熱電対アレイ各チャンネル11:対応するダイパーヲ板表面l1:ffi子ビーム (1kW/cm 2 • パルス巾0.1
秒，空間巾 2cm)を照射したときに， ピーク混皮11:達するまでの時間を意味する。
-81-
JAERI-M 86-175
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l^T. ^ © ^ ^ i l O T ^ t ^ T r f . , ±>V^^-^teff lA.«4tf i , i l .^*5i . hi) (fE^iD -CltmnZiTuj ch 4Mi5(C, SfcTffll (-fsi-vfflj TTiich 3 £ ch 4©ltgic£>.5 t ^ ^ f t , ±T~e*-)l cmM^Scfc-JIca^So 7'^ ><-?%'>r8iTV ( A - 6 - a ) Tfo, ?"4 '<-?f t t ±©5J^*;®ffi©t°-^fig^±T : -( : l~2crnlJ^?,C<!:*W I SrStl-r^.5o f i / / . >P»rftW T-tt. -fe'*7 I- 'J •v^x«miB^^ ' f '< -5 ' fe"£^M-rS4^( i±K£fcX P = -0.9 cmtr^K-<*<£(. >o
±#j*M > < - ? £ ch 4 S^±??©II*|[SM'ft(i. ?*-f '<-?^0A.#.©l#IISi£ft£i2<i')xW *)
LXl*Zi><Dt%?Lh>1lZ0 ^•cT±(l l iJch4©JSS^t* ' i fcMi©A^^'f t ; &,tl .^ .S£. Jft mtim ( t < 2 & ; U\L±.lrfZ£ts) ffl^@.iSfrtA§<^100w/cm2. I , 7 5 , I- F , 7 I J C 2 t ^ 5.5 f» "C(i^j60w/cm2 T & S , 7 7 7 l - h , 7°0$© / • -'<>\,lz><n -'<? v x
&%H2>t. i/*-^hl3'<V-\CttlX±7 7X^X<Olfrm&KWtt0%ZmD £B5K'<7 -««j840kW*i^-r^<-^MKg6A-r-5o 4 * 1 (EJ100) £|3]L;< I P = 1.5 MATn t = ( 2 ~ 3 ) x l0 1 9 m- 3 ©®ffiSR«Kfclj-5^'f^-5'Sfflg(*ffa^i. M® ( 1 9 8 5'* ) &%!&?• li 3 0 0 - 4 0 0 kW-£$>-? tz<DT'5-®b ZCr>ii.g[$:%.iKi21. 440~540 kW©^'7-A i±>"^'f '< -^SlcA>3§nfcC<!:IJ :«5 0 - # . />[5lCD^^^Ig-eSifilnf©')Miiti(i2cm^K£#x.t. t l -5^ ' . ^JxJi'l ~1.5 c m ^ g ^ - T S i . ? 4 ><- ? ftc K jlHI 5 ft S 7 - (4 340 ~ 5 1 0 kW i « t ) . fc*J:*©"f7-lKX«:lftBflr-#5o
$ . — i i C l . S M A J K S f c ^ y ^ J f e ^ H i j ^ f f l ^ ^ ^ - ^ K ^ - ^ ^ f f i J ^ ^ ^ S i . ±ffli]-t!i #•13 ° C e * S © l c ^ L . Tft|-e(ii^2 ' C f $ - , f c 0 cotzfr, A&<Dtp,biit.mti"VT*t£<. . A
<DT'£Z>0 J T " " « ± f J ^ * ' f ^ ' - ^ S c h 4 0 . ^ ^ © i S i r S n " ' " IC^lEf 5 S j g ± #
Pd,v «nc
max(c^Lr#^ff5fciiSDf-5o cnu , i7p7xv^g©iijtaii:<!fetti,^'f '<-9%
*) ffiJ»<Och3 4ch5li, iitrU**r^*,iaBE*<±9?^-6C£A>-i, A#SfSilW>£©*MK&l£J:£ffiffi±
**) 3OT«4«J-ftt'-e*S..
- 8 2 -
JAERI-M 86・ 175
態のバラツキが考えられる。従って.以下fC示す実験結果はこのバラツキを考慮して理解する必
要がある。例えIX.3定機下側ダイパータ板熱'.11対アレイ ch4 の時間応答，~他より敏感にみえる
ので，各チャンネルの相対比絞てーは24めの温度を示すものと忽われる。
第 4.6固に1.5MA. 7抄放電におりる，上下ダイパータ板のベース t品度からの温度上叫につ
いて，その空間分布と時間変化を示す。上下ダイパータ仮の入熱中心をみると.上側(電子加の
では熱電対アレイ ch4付近K..また下側(イオン側〉では ch3とch4の聞にあると考えられ.
上下で約 1cm異なるように見える。ダイパータ宅司視TV(A-6-a)でも.ダイパー夕飯
上の可視光強度のピーク位置が上下で J-2 cm 異なることが報告されている。他j ・、I~衡解析
では，セパラトリックス舷気函がダイパー夕飯と交鎖する位慣は上下とも Xp=ー0.9cmでA'N
はない。
上側ダイパータ板 ch4温度上昇の時間変化は， ダイパータ仮へり入熱の時間変化をほほ反映*)
しているものと考えられる。 そこで上側ch4の温度変化かふ放屯tlJの入熱変化を調べると.放
電初期 (t三三2秒 1p 立上げを含む)の熱負荷は大きく約 100w/cm2 • Ipフラァトトッフ時**J
(2三三 t::; 5.5秒)で・は約60w/cm2である Lフラットトップ時のグローパpレなパワーパランス
を考えると.ジュール入力パワーに対して王プラス:-7での放射飼失〈約20%を仮定)を除くパワ
ー約840kWがダイバータ室に流入する。本放電 (EJIOO)とlu1じく 1p = 1.5 MAで百c= ( 2
-3) x 10 I • m -3 の密度領域におりるダイパータ宝の放射損失は，前回 (1985~nの実験では
300-400 kWであったので今回もその程度を見込むと. 440-540 kWのハワーが上下ダイパ
ータ仮に入力されたことになる。一方，今回の実験結巣で熱負何の'j=-値rtJは 2cm以ドと考えら
れるが，例えば1- 1.5 cmを仮定すると，ダイパータ板fC善治されるハワーは 340-510kW
となり，おおよそのパワー収支を説明できる。
尚.一連の1.5MA放電におりる放電前後のダイパー夕飯ベース温度上昇をみると.上側では
約 3ocであるのに対し.下仰lでは約 2ocであった。このため.人熱の中心位置fごけて-なく，入
熱置にも上下の非対称性があるものと考えられる。
第 4.7図は，主プラズマ密度比対するダイパータ仮温度上昇の関係 (1MA放電)を示したも
のである。 dTmaxは上側ダイパータ板 ch4の，般電中の最定 受 n~ax IC対応する温度上昇
である。主プラズマ密度を増すと JTmaxが低減されることが判る。 -jj. タ可パータ室の圧力
Pd'v は n:;'axIC対して非線形IC増加する。乙れは.主プラズマ密度の培加に伴ないダイパータ予言
での位子リサイクリングが高まり，そのためダイパータプラズマの電子密度や中性粒子密度が高
まり放射損失も増して，ダイパータ板への熱負荷が低減されたものと考えられる。
事) 両脇の ch3とch5は.放111終 f後も温度が上昇することから.人熱傾峻からの熱伝導による組度上
界の;甲j合がよ，~~、。このため，然自従来の '1~fll'Îl11 は 2 cmV1下の可能性が高い。
*事)詳細は般討中である"
-82-
JAERI -M 86-175
4.4 £ £ tb
-5M<D *=••-»tif\&94 '<- 9 imx-'ft t>;fi/c£3gtt#i£tt KId©iffi 0 nib Zo
12) £.7" 7 X-?l%Zffl<D1£t)tt. f 4'<-fMtfJjomVi/30 ~ ly\ 00-!:•$>itca (3) ^ « ' - ? I x o - h SB© ? r / 7 v x £ $ < - f £ £ . ?'-f ' < - ^' i?H^JIiJ;0rW,*5o
5, = 4.5 cm #> t> 6.3 cm It L / c £ £ . ff-^ja 40 « ± W LfcD
(4i y4,<-?mii-m%i&m<»71'<-9m^*t~%mmmmtTAm3ss-t-*ofc0
(0 L. £ # « ? -*'#T'# >7*< 16 ftflimttllZ 8.0 m3/s T?* £„
#. mwnTixczwimiKA&'t'Mi; f&.mti]mfrt>±M cn-r-ii) £TWJ H * > - » T? 1 cmggOf f l a iA i lg to t . n / ; 0 ffcA«ifflK *>±"F#*f fM>*tHi»JStifc.
- 8 3 -
JAERl崎 M 86・175
4.4 まとめ
今期のジュール加熱ダイパータ実験で得られた主要な結論はド記の通りである。
(ll 主プラズマ?密度が増すと.ダイパ-'1宝やマニホールドのfEJは百?11ζ比例して正;jまると
共!と.ダイパータ板への熱負荷は低減される。
(2) 主プラズマ周辺部の圧力は.ダイパータ室任11の慨略 I〆30-1/100であった。
(3) ダイパータ室スロート郊のクリアランスを狭くすると.ダイパータ安JUJはより高まる。
d， = 4.5 cm から 6.3cm にしたとき.fU)は40%上対した。
(4) ダイパータ室粒子排気設備のダイパータ室からみた実効排気速度は 7.4m3/ sであった。
但し.主排気ターボ分子ポンプが 16台稼動すれば8.0m3/sであるω
(5) ダイパータ板とセパラトリックス磁気而が交鎖する位置は平衡解析では上下fel位向である
が，熱電対アレイで観点1)した入熱中心は.放電初期から上倒IJ(電子制11)と下側(イオン側)
でlcm程度の相違が認められた。また入熱量にも上下非対称が観測された。
-83-
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£*MU-*-/LK
a;F«siH:zr/Aiy»y#>'7'4*aiEa«i4ffli»si#yr-casn*.
- 8 4 -
主アタズマ
官Nラトリッ7A，磁気a
JAERI-M 86-175
主排気マニJt-/t，.ド
第 4.1図 ダイパータ室粒子排気設備の模式図
佐子排気はZr/AIゲッタポンプと排気促進板経由の主排気ポンプで為される。
-84-
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0 5 4 3 2 1 0
E1053 T 1 r
DIVERTOR CONFIGURATION - .2 E
J 1 1—,-i
'o
0 -
QT
TIME (sec) 3S4.2E! y4'<-9fon.tp®&t)$Ut
fflE^jPii^-*-^KOI£^PvfcS*.50
- 8 5 -
]AERI-M 86-175
(E 。=司
-L2
jaR1J1.1 I\~ 0
E1053
<[
2
a.. .5 ......
nedl.
nvRdn『
2JW内
ζ4tnv
制定EC=82
、4
3
2
Eも一)広
。3
2
DL
向
b一
10 5 o (sec)
ダイパータ放電中の圧力変化
ダイパータ配位が形成され主プラズマ密度が高まると. Zr /Alゲッタポン7・下流側
の圧力 P¥とマユホールドの圧力Pvも高まる。
-85-
TIME
第4.2図
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JOULE HEATED PUSMA
.5 2 5 n e (!0 , 9nf3)
10
&4.3E1 ^/ - f -#gf lE*(Pdi»)*«fcO t T-*-^KE:*(P»)(08Bff i*! t# t t
- 8 6 -
JAERI-M 86・175
JOULE HEATED PLASMA 1σ1
5
Pd/v ，・司、
~ ‘・- 2 >
0司a
IO2
5
Pv
2
~1σ3 ‘・-
0〉. Ip (MA) J
企 0.7。1.0
• 1.5 11
2
64W .5 2 5 10
行eitOI9m-3)
第 4.3図 ダイパータ蜜圧力 (Pdlv)およびマユホールド正力 (Pv)の密度依存性
Pd¥wとPwは古.%.11ζ比例して高まり，プラズ7 電流には依存しない。
-86ー
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1 — i — i — r - i — i — i — r
8 f = 6.3cm T (EI057K
Time (sec)
JOULE HEATED PLASMA 5 i i i 111
2 5 10 n e ( io 1 9 nr 3 )
- 8 7 -
JAERI-M 86-175
8
6
4
内
ζ
E同'o=ε
o 1 MA 4T
Ip= 8T=
凋『
q'』
同』己申
-o=日『哲也
gh
8
6
10
Time
ダイパータ室圧力のム依存性
通常のダイパータ配位(Or' = 4.5 cm)に比ペスロート部のクリアランスを狭くする
(O~= 6.3 cm)と，ダイパータ室圧力は高まる。
5
(sec)
o
第 4.4図
PLASMA HEATED JOULE 5
， ， ， ， ， ， ワF， ， ，
r ， 千・， ，
Ip (MA)
A 0.7 o 1.0 ・1.5
2 的、
VEE
2 5 百ef1019m・'3)
枝子排気量の密度依存性
粒子排気量Qexhaustは首etIに比例して増す。
-87-
10
.5
.05 .5
第4.5図
.2
==zgo
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60
50h
40
2 30 I—
^ 2 0
10
0
50 H
— 40
30
20
10
IP=1.5MA Tpuises7sec nj"k3xl0 , 9nr 3
El 100 ch4A UPPER DIVERTOR
(ELECTRON SIDE) TIME AFTER BREAKDOWN
5 5 sec 4 sec 2 sec
El 100 LOWER DIVERTOR
(ION SIDE)
TIME AFTER BREAKDOWN
5.5 sec 4 sec 2 sec
0 -8 -6 -4 -2 0
Xp (cm) * 4.6 H * A >< - 9 «zaat±#ospji^* t imxit
tint&o yfx^mmo7 7-y h \>v?\tt - i5*>&5j8 8>*t?-e*<&„ ± T ^ ^ - "
- 8 8 -
60
50
40 .. 圃・、
ど 30
トd- 20
10
。50
- 40 。に3‘・-
←30 4
20
10
o -8 ー6 -4
JAERI-M 86・175
E 1100 U門主RDIVERTOR (aEC~ SIDE)
TlME A円ER開EAK町川N
5.5鵠C4 鵠 C
2 鈍C
E 1100
U>WER DIVERTOR (ION SIDE)
TIME AFTER BR日K町lWN
-2 o Xp (cm)
2 4
第4.6園 ダイパータ板温度上昇の空間分布と時間変化
6
l.5MA.. 7秒放置時の熱電対アレイの出力例で. dTはベース温度からの温度上昇を意
味する。プラズマ電波のフラットトップは t'" 1.5から 5.8秒までである。上下ダイパ
『タ板の入熱傾域に相違がみられる。
-88-
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60
50
~ 40
30
<P
20
10
0
Ip Tpuise AT Pdiv
1.0 MA 10 SEC o •
AT 1™* : Ch4, UPPER DIVERTOR PUTE
2 3 4 5
n™ x ( l o l 9 r n 3 )
4 o CM
•o 3 3
_> • o
2 °"
1
;4.7gl ± 7 5 X v ^ K t t * * ^ 4 / < - * « a f l L L * < ! : * p 4 ' « - * S B E # AT"» l i , ±ffi!l*r>f/<-*iK3M8>ttTH ch4©fiK±#(n," ,"K:arLfc*!fj&>
JAERI-M 86-175
6 Ch4，UFP四 DIVERTORPLATE dT附:
60
ロ仏
Nbこ
三宮内比
5
4
3
2
50
40
30
20
10
(υ。MOEト
d
O 6 5 4
(10'9 m-3)
3 2 O
~max
"e 主プラズマ密度に対するダイパータ板温度上昇とダイパータ室圧力
l!.T圃翼は，上側ダイパータ板熱電対アレイ ch4の温度上昇(古J闘に遣した時点
である。主プラズ?密度が高いと.温度上昇が抑えられ，ダイパータ室圧力も大きい。
-89-
第 4.7図
JAERI-M 86-175
5. *° y 7° <) i 9
(1) /hd? v 7° U 4 ?( t£5£P§UI«fe£i lg^ , ^ v ^ J i ^ f f l i P « # t t ^ M l c D # # ( c - f § 0
(2) #v7°y 5^"s . y F^foJcMaM^gflffliu, T e £ ± 7 ° 7 X v ^ K £ © M l £ £ i l ^ , *
(4) #>"7°y $ f f l ta f t 'HI&' j ie fcMt 'S know- h o w ^ S * - T S 0
5.1 HK^ i i
/ M ^ / ' J ; ?<4, ?"n-&ffi&$HgK©-IH$£LTi£*©±flJ¥@5£ lJ i y i c f t - o t M t f £*lfc, A , F^j-S(i, tiSMZlcmT*&&a ') i ?~-y F(4, l&JglOmmt©* 'J 7 ?•'> •? & <9,
20Mm®vHt?9>&W.:&ffte-3~C^%<, / y ^ c i ^ T S S ^ D - H i , electron side fflOKo^TfcO, ^ P K H ^ t t l c m xlScm-e&So x n - h fr fc>A-? tz?y Xi-l&ttSmt Sfctolt, 'N-y Kff l»#&5m0ff i§ l tZr /A£y-y*#yy£S)t t t fT^5oZr /A£y-y ? *° > 7 ° * - b 'J y vJ5i@©gPm^K-&f+tt, ^l&tttr 7,500 / / sec -e fe *) ,#vf 'J S 9^v FSB commnQBi&m-zommmmmt, 620i/sec-v&z,o ^ y ^ i t a , g/roitjifs*
Kfl-y-fco 7°n-7 r ICJi, Sweep « f f i i L T ± 200 V C C C f W ^ , 10m sec ©ilffl-ZfEPJD ^ n 5 „ #ttft^©Ha:fc«ktfHeIffliJ5£©fc«>li:. 7 * h -f *-K£ffl^fc:fc&|fci5 i£3W fcl-fco £fc, ~>* Ff$fflJl£ffilJ/£©*:J&t<:, hn4?"A®#£fiJff lLfc '<:-vri!©i(i§KS
ntcfomat, ¥^?y=?Ajj^ft, m%#xftm\£MttVtzo&Lta>7'-9&,;«*SCAMAC £ J I L T , ^ f f e f f J IS l^©^ ' - ? / ^^ -? 1 / . . - ?* -? Lfco
#^7°'J $ ?||§^®7 , '7Xv§IJffiU4, #V7°'J $ 5"N-y KffliSS±#©*JRB©fc«). *Kf t flJBS'J « ? l t^M£#T7°7X^£f i££fT&i . \ i£#T'm©f#r a1/;tffl-#K->7 l- £ # # > • 7°y S ?*£&&$ •&, S K . F*3|iJlcfe£'-ri^7^'ffiiLfco dt 14.'s-y F's©Al&llcJ:S#, I P = lMA*5«kOfVi.= l V i L « , ^-y K©ffii«'^g2,000oCJyT(c-rSfcto. J t (40 .4~ 0.8seciLfc„ #y/* 'J 5 9^y F&Eti , 30° 'J $ ^ 5 2 ° 'J 5 ?g|5T"ffl 'JiM ? U y?"fcJ;S. . f y / ' J 5 9mWM&<D'£ik£tt<'t:li!>, 30°y 5 ?*>5?y J ?©5fcJ8!Sp&10cmrtffliJIE|i5£L
- 9 0 -
]AERI -M 86-175
5. ポンプリ ミタ
ポンプリミタは，固定リミタ放電時の粒子排気および，それに伴なうリサイクリング低減によ
るエネルギー閉じ込め特性の改善を主目的としている。しかしながら， トカマク装置での実験例
が少なく，大型トカマク装置へ適用するためには，実験およびそれらの解析によるデータベース
の蓄積が必要である。以上の理由から，次の項目に関するデータベースを得る乙とを目的として，
小型のポンプリミタによる予備実験を行なった。
(1) 小ポンプリミタによる排気特性を調べ，大ポンプリミタの排気特性予測の参考にする。
(2) ポンプリミタヘッド部および中性化板部の n.，T.と主プラズマ密度との関係を調べ，中
性化板部での低温・高密度プラズマ生成の可能性を調べる。
(3) 小ポンプリミタによる，主プラス'マ密度制御の予備実験を行なう。
ω) ポンプリミタの設計・実験・運転Il:関する know-howを蓄積するo
5.1 実験方法
小ポンプリミタは，グロー放電洗浄装置の一部として従来の上側半固定リミタに代って取付け
られた，ヘッド外径は，直径27cmである。リミタヘッドは，板厚10mmtのモリブデンであり，
20μmの炭化チタン被覆を行なっている。プラズマの排気孔であるスロートは， electron side
側についており，関口部面積は 1cm x 18cmである。スロートから入ったプラズマ粒子を排気す
るために，ヘッドの後方約 5mの位置にZr/A.tケ‘ッタポンプを取付げている。 Zr/ALゲッタポ
ンプカートリッジ 5個の排気速度合計は，定絡値で 7，500L/secであり，ポンプリミタヘッド部
の高速真空計位置での実効排気測度は， 620 L/secである。ポンプリミタには，種々の計測器を
取付けている。リミタヘッドおよび中性化叡には，温度モニタおよび熱負荷測定のため，ロー付
熱電対を取付げた。スロート部および中性化板部でのfle，T.測定のため，ダブル静電プロープを
取付けた。プロープには， Sweep電圧として土 200Vのの乙ぎり披が， 10m secの周期で印加
される。中性化板部のH"およびHeI測定のために，フォトダイオードを用いた光検出器を取付
けた。また，ヘッド部の真空度iJl.lJ定のために， トロイダ盲ル磁場を利用したベニング型の高速真空
計を取付げた。中性化板部から高速真空計までの時定数は，数日lsecである。ヘッドから約1伽1離
れた位置には，ダイヤフラム真空計，残留ガス分析計を取付けた。以上のデータは，本体室CAMAC
を適して，中央制御室のデータ収録システムでモニタした。
ポンプリミタ実験時のプラズマ制御は，ポンプリミタヘッドの温度上昇の制限のため，最初内
側固定リミタに接触させてプラズマ生成を行ない，途中で Atの時間だげ外側へシフトさせポン
プリミタに接触させ，再度，内側にもどすという方法とした。 Atは，ヘッドへの入熱量によるが，
Ip = 1 MAおよひrVL=1 Vとした時，ヘッドの最高温度2，000.C以下にするため，Atは0.4~
O.8secとした。ポンプリミタヘッド位置は 300リミタや520リミタ部でのリサイクリングによる，
ポンプリミタ排気特性の劣化を防ぐため，300リミタや52'リミタの先端からlOcm内側に固定し
-90-
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tza tit. ffz.'<7mt*, m^o i ?sztiLfrt>#>y>) i t&mz-Wn&fic. * ^ # i t w * y 7° ') i *Eft-e©SKffl>tt±#£«J;i . 'J 5 *E&Tffl®S±H£&;LttoJ:-5[£:Lfco #>-7"'; $ fom&ifiLTfflu&ibmrsTe^camwzm^zizibic, $>7><) ^E&fc^oqgi
MtlOshotnteitZo ftgshotl±#C©8 shot t fe^o
E1068, E1073, E1074
E1078, E1079, E 1080
® -mrn^mK\m$m<am& (#>?>) i?mm E1082
® H^ite-?ifl L:iA«>fl#F<g©SJ (Hit'J S*E&) E1106
^ 5 . 1 - l g l c , E1080©#>7' ' ; ^^HUfflftSW^ifeW^BfcJ;^', Magnetic fitting ©JSS^/Tto t = 3 s e c f e « , Hlg'J $*Eflre, t=3.1~3.9secfflPEg«*>7°'; i?E&
5.2 ftflfttt
# y / ' J $ ^ , f f l i © , # t t f c « ^ # I C W t f / c ^ - y ? ' M © H i § * £ f t f c J ; ^ , H z ©
Q H 2 = Setf P«2 CPa • mVsec) P H z :i^IK£It©tfc?Jf£J;£KSffio Self: ZT/AI??9$y7°®nmnmi&.s.x-®mwmmm (= 0.62mVsec)
SiiKSH-to^Ji . 900 Gauss&<ktf 4.5 kG (TDCftW) ©«Jf<<:.J:3iRlEx-?;i>£H£ S K ^ S L f c . 3 f I5 .2 - lHK, E 1080 shotfflif^ffl, £ 7 " 7 X v i S g ; » # $ K £ K i £ K £ § t CAUACtiitli&B^^to ft''?1) i?m®.k<, Mmn£ftliiJ3&igJzLX^?>zt&t>fr £„ S55 .2 -2 te , E1068, E1073, E 1074 (Case-B) fe^O'E 1078-E 1080 (Case - A ) K-o^X'atl-otz, Q„2 O i T 1 7 X v ^ t f t S i f f l t S T * * 5 . g - sho t©gfma« , # s h o t ® * : ' ^ S ?EffiT©¥i£Hi£^Lfc 0 case-Ate, d?^7°'J $ ?Efi:B#<c, / 7 X v * i . f > / ' J « ;S"N.y VV<mmi, fife©'J ? ?^?>«*J10cm£t±llinT^5iJcm-e*So case - B l i , #y7°U $ ^ E f f i ^ f i ^ K , 7°7X-?<Z)7k¥Jjfal£&.mfr+ftXti<, 7-yX-?t>i# yfV % ^ j KOflfclc, |*3ffliJ©B5E'J 4 ^KfcSEteLT^fcScm-e*5o SMUMQ,,.,*. n e (main) = 2xl0' 8m- 3 'C iikU^^(i', case-A^0.11 Pa 'rnVsecT', c a s e - B ^ 0.0 45 Pa«mVsec-e*«3, $>7°>) S*BWlc'J i 9H>i7°7X-?\cmi&LX^Zffi&, S$f f l*&#
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た。また，ガスパフ量は，固定リミタ配位からポンプリミタ配位に移行時iζ，約半分11:下げポン
プリミタ配位での密度の急激な上昇を抑え，リミタ配位での密度上限を超えないようにした。
ポンプリミタの実効粒子閉じ込め時間 Tpへの影響を調べるために，ポンプリミタ配位および固
定リミタ配位でガスパフを止めて.密度の変化を調べる実験も行なった。ポンプリミタ実験は，
合計10shot行なった。代表 shotは次の 8shotである。
① 密度依存性の測定(プラズマが内側固定リミタおよびポンプリミタ接触)
E 1068， E 1073， E 1074
② 密度依存性の測定(プラズマがポンプリミタのみ接触)
EI078， EI079， EI080
③ 実効粒子閉じ込め時間の測定(ポンプリミタ配位)
E 1082
④ 実効粒子閉じ込め時間の測定(固定リミタ配位)
E 1106
第 5.1-1図11:， E 1080のポンプリミタ実験の代表的な放電波形および¥Magnetic fi tti ng
の結果を示す。 t= 3 secまでは，固定リミタ配位で， t = 3.1 ~ 3.9secの聞はポンプリミタ配位
である。
5.2 排気特性
ポンプリミタヘッド内側の，中性化板後方iζ取付げたベニング型の高速真空計により， H2 の
tJ~気量QH2 を測定した。 QH2 は，次式で表わされる。
QH2= S.ff PH2 CPa om3/secJ
P"2 高速真空計の出力による真空度。
S.ff : Zr/ Atゲッタポンプの高速真空計位置での実効排気測度(=0.62 m3/sec)
高速真空計出力は， 900 Gaussおよび4.5kG(TDC放電)の磁場による較正データから真空
度に変換した。第 5.2-1図IL，EI080shotの場合の，主プラズ7 線積分密度と高速真空計
CAMAC出力波形を示す。ポンプリミタ配位と共11:，高速真空計出力が増大している乙とがわか
るo第 5.2-2は， EI068， EI073， EI074 (Case-B) および EI078~EI080 (白se
-A)について行なった， QH2の主プラズマ密度依存性の結果である。各shotの排気量は，各
shotのポンプリミタ配位での平均値を示した。 case-Aは，ポンプリミタ配位時iζ，プラス'マ
がポンプリミタヘッドのみに接触し，他のリミタから約IOcm以上離れている放電である。 case
-Bは，ポンプリミタ配位へ移行時に，プラズマの水平方向変位量が十分で・なく，プラス:""'7がポ
ンプリミタヘッドの他11:，内側の固定リミタにも接触していた放電である。排気量QH2を，
n. (main) = 2x lO l~m-3 で比較すれば， case-Aが0.11Pa ・m3/secで， case-Bが 0.045
Paom3/secであり，ポンプリミタ以外11:リミタがプラズ""'711:接触している場合，当然の事なが
ら，粒子排気特性が劣化する乙とを示している。 Q"2のn.(main) 1ζ対する依存性は，今回は
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5.3 H<a«ffl!8 tf*ttttNK£
z^ixmmitf-mt&tbmfflT?zmizitio corns, r*it, ft^-cm^n-So * Ne
*•„ = dNe dt
mmt, $V7°<) S ? E & ( E I 0 8 2 ) &£.tfWg.>) i5>m®. (E1106) I C o l ^ i i t i o f c o
i 5 . 3 - i i a i c , enz>®shot<Dm.mtt®g.m:&7fit0 %?>%£%, m s ' j ^seia:-??©^ • (4, 4 sec-C=ab§0(C^L, . f i - y <) i ? E f i T - ® r P
, P L | 4 , 2.5 sec tSIS 'J « 9I2&© 62.5
') $ 9^9 M ^ T - 0 H 2 © g f m » O . l l P a « m V s e c * f f l ^ r , r P ©f i^J to t^T&f- f - f 5o
# y y j i ^Hf^ofcH^Maa^Q^abSS^, SIS'; 5 ?S2&©rP ' "" i^vyj 5^Efe ©rP* , P L0JtJ;<3, ifcS;©RI##*§£nSo ecu-, Q^mAtzmt, t'>y°<) ^ ^ © W jit©?*,, ^o-s^bgm^n.5a*ML?i^fc<ii, sisy ??&&-£©') «^©a^si
Tp*/ 1- rP*.<-r P * L N e
L
r P * . P L
NeL
r P * . L
NeL = 0.6 7
CCT",
N e
L :@l£y S*IBffi^<Z>£*m&> $£©2! l i#*J j£ lKS7mi4* , Ne L=3/4TT cV-e cfe?.o"n e =1.5xl0 , 9 m- 3 , V=45m 3 tttUZ, N e
L = 5.1 x Ww=> £ t t 3 0
rp*'L: I S 1 ; 5 ^EfifCfflHSfttiL^ffllJiitoNfPafflllziyffl (=4 .0sec) Q : #y7i) i ?<D&mm ( = 6 . 3 x l 0 1 9 ^ / ' s e c )
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実験データが限られているため，定量的な経論を出すのは難しいが，実験データのばらつきを考
慮すれば. QK2民 nJ~2であり.fl.Iζ対して線型よりやや強い依存性を示している。依存性を，
より明らかにするためには，今後データ数を増やす乙と，およびより高密度領域での実験が必要
である。
5.3 実効粒子閉じ込め時間測定
ポンプリミタの粒子排気による主プラス'マ密度制御の効果を調べるために，放電中iζガスパフ
* を停止して実効粒子閉じ込め時間りを測定した。乙の場合. Tp は，次式で表わされる。
* Ne 'p 一一ーーーーdNe
dt
実験は，ポンプリミタ配位 (E1082)および固定リミタ配位 (E1106)について行なった。
第日一 1図Ir:.これらのshotの線積分密度波形を示す。その結果，固定リミタ配位でのr;|〈，L
〉ド，PL
は. 4 secであるのに対し，ポンプリミタ配位でのり は， 2.5 secと固定リミタ配位の 62.5
%1ζ減少している乙とがわかる。ポンプリミタの粒子排気量として， 5.2章で得られた，ポンプ
リミタダクト内でのH2の排気量0.11 Pa • m3 / secを用いて， Jの減少について検討する。
"".L
ポンプリミタ実験時の粒子排気量がQである場合，固定リミタ配位のり.とポンプリミタ配位
のrffLの比より，次式の関係が得られる。乙 ζで，Qを導入する際lζ，ポンプリミタへの粒子
束のうち，スロートから排気される量を差し引いた値と，固定リミタ配位でのリミタへの粒子束
は等しいと仮定した。
N."
rp〉ド:fL Tp'ド，L
Tif)L =可;7-Tp* ，PL
N.L
rp〉ド，L
ZτT Lι一一一一=0.67
ぞ云;:-+Q ιp
乙乙で，
NeL:固定リミタ配位での全粒子数。密度の2乗分布を仮定すれば， N.L= 3/4n;， Vで
あるon. = 1.5 x 10 19m-3. V =45rrrとすれば. N.L= 5.1 X 10却コとなる。
rFL:固定リミタ配位での実効粒子閉じ込め時間の実測値(=4.0 sec)
Q ポンプリミタの排気量(=6.3 X 10'9コ/sec)コド，L
L _*，PL
以上より，実験で求めた Tp とTp の比は 0.625であり，ポンプリミタの排気量から予想さ
れる値と良く合っており.ポンプリミタの主プラズマ密度制御の効果が確認された。
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5.4 mm-fa-ym^.
O'^fS^tfe^TOTefe^y'ne^MiJ^LfCc 3S5.4- llUfc, Te*J;j>*neffl£7°7 X - 7 ^ g © ne(main)#c#tt£-^-f<, f - ^ ( i , t = 3.1 5 ~ 3.25 sec ®sp*=Hi-££. £„ n e(main) <Di%±t * K , Te«»25ev;&>£ifol5evK$d>-f S©#foa>S 0 f fc, n e ( in e (main) fflii^i^ieii J D L T P S O E1079#>£E 1080 7?, n e(inain) fi, 2feigHaLtz&. 7"a - 7*ftJ; § n e(i, # c h * f c 3 e 0 i t / I D * ^ L r i . ' 5 o *fc, x o - h A n © c h 3 , ch 4 K it® L T, x a - H © ch2*J«fc0f, + f 4 t S ^ 0 c h l t t , ^ * ^ < 4 - 3 t t ' 5 „ il5.6(i. m^ya-y'iDmi&S.Kim^-i±r, Te&J;tfni:<D£m&&&:£Kto r-
91$, E 1080 shot ©fc©7r, ^ 5 . 4 - 2Eli(HlJi(Ct=3.15~3.25sec0ipi^fI-e*.5o ^© ISHckO, n e ( i ch2^bch l -C ; t i l : l< : t i ^L , ch 1 © n e « ch 3^ch4 © n e 0 ^ 4 f g T * 9 ,
S 5 . 4 - 3 H I 4 , -i t^mmM (is) ffli/7X-7fgft#ft^to fJS5.4-3gl(±)(i , # c h © i s £"n"e(main) ®M£&£^lT^£> 0 £©*§Sfc«fctttf, is^TTeCmain) T & S o S5 5 . 4 - 3 H ( T ) f i . H^lifgfflfilSj^BSfctofc, c h l ~ c h 3 f f l i s i , ch4©i s©J±£jSU=o C©££S, X P - h A P t l J , i s
c y i s c h 4 t t ^ l " e 4 > ? . ^ , ch2fc«tCXchl-C1(±. -€-n^'n2fc
e?ii©^|
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r<> — nth Vth Sth
= 2.4X1020 3 / s e c
c c t ? , nth : xn-hg(5-eff l7°7X-7Si : S (=0.6 7 x l 0 1 3 c n r 3 )
v t h : ^ n - h g p - c ? © ^ ^ (= 2 xlO 6 c m / s e c for T t h = 1 7 e v )
S, h : x n - h A P E * ( = 18cm2)
i>J.±£tQ, r = rio„tfafettllf, Rf f l f tAf I£LT1 .83# i§ t .n5„
5. S ^ft^COifffi
y i ; j ^ - s . y KoJ f^ lco^r j a s^So ^ - ^ M , ^ W - © o ^ P L # * y 7 ° y ii>^y Kit St
q W 2 J,« e _ T E
c c ? , P L : y $?^<D£mA i : tfyry i*"^», Kfflilg( =27cm) •*E •' Ifcfi.iSjffl decay length
ftftshot i L T . C C e i i E 1080 ( C - 3 ^ r | t W f " ^ o E 1080 T l i , I P = 1 M A , VL —
IC inJ f , S f c « * H i H © S g ^ t f i , -f E =1.0, 1.5, 2 J ) c m t A * ' i i S < i l ' 0 ^ , ^ 0
A i A t e , ion side £ e lec t ron side T"A# ^iS^ 11± £ ^* s ' , 7 ' u - K C f f i g K J ; f) j gP
t > t t 3 0 i-f£t>*>, iJiVT"1; J ^ ^ y K ^ f f l A i S i l i , ^ ^ i - ^ - Z r - y ^ - ^ A ^ f f l ^ S ^ , £ i ^
S-C !^25%T-fel9, ^ < * T ( i ^ 3 3 ^ i 4 - 5 0 c n i i , 330 kWitfS^-f 5„
efe*c. t f t t - f t f i e f f l ^SK^^TaS^So #ttfl:&ffli$8?#ftt. E 1078, E 1079&J;tfE 1080 I t o ^ r ^ M L f c o ^©f£H. ^tt 'ftMSRffl^iHttt, f ^ & i t f ^ i g ^ f l i L T , E 1078 ©*§& 1080 W/cm 2 , E 1079 ffli#& 950 W/cm 2 , E 1080 ©J#& 1140 W / c m 2 timbtllZo
- t -Aagp-C 1 ©^P^^g#?r^ t t ) ' r tL(f , ^ E = 1 . 0 , 1.5*5^0^2.0 cmfflJft£lCoip-C, ^ f t - P
*Ll420, 1530fcJ;a- '1460W/cm 2 i 4 " S o c n t ± . 4 W f c ^ © l & S # ; ^ * & f c | f c ^ ( E
1080 ) © # / 1 . 3 e T * £ o
&| t , 5 . 4 * © $ m - / n - 7 * i J 5 £ t C j : 5 . T c©^pB ' i^^J;f?«7j|!!KWf^(a)ffl.«ifilgj q„ £
77*-?,<:y/ -9 ( T e =15~17eV, n e = 0 . 7 - 1.85 *10 1 9m 3 )•?&, H? i : t t ? f f lS j^ f f l
¥ ^ @ 4 f i f S ' « . . f i , 16-54 cm ©SBIS"??**) . # >7° y S 9WifttnmLV>\M.-Z&2>tzlt>, €
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一方，r。は，Vlhを0.5csと仮定して，次式で与えられる。
ro = nth Vth Sth
= 2.4X1020コ/sec
乙乙で， nth スロート部でのプラス'マ密度(=0.67 )( 1013 cm-3)
V th スロート部での音速(=2 X 106cm/s巴cf or T th = 17 ev )
Sth スロート入口面積 (=18cmり
以上より， r=rionと仮定すれば， Rの最大値として1.83が得られる。
5.5 熱負荷の評価
ポンプリミタヘッドおよび中性化板への熱負荷を求めるために.ポンプリミタヘッド及び中性
化板lζ取付けたロー付熱電対の出力の時間変化をもとに. 3次元熱解析を行なった。まず，ポン
プリミタヘッドの場合について述べる。ジュール加熱パワーのうち PLがポンプリミタヘッドl己流
入し磁力線に垂直方向の熱負荷が e一?の分布であると仮定し.磁力線崎直な面での熱負
荷を次式で表わす。
q(x) =吉コ eF-5E
乙乙で PL リミタへの全熱量
ポンプリミタヘッドの直径 (= 27 cm )
AE 熱負荷の decay length
代表 shotとして， 乙乙では E1080について検討する。 E1080では. 1 p = 1 MA， V L =
1 Vであり， ジュール加熱パワーは 1MWとなる。今回の実験でのんは不明であるが，熱解析
によれば，熱電対位置の温度変化は， ら=1.0， 1.5， 2.0 c mで大きな差はない。ヘッドへの
入熱量は ion sideとelectron sideで大きな違いはないが.プレードの位置により違い
がある乙とがわかった。乙れは，ヘッド函がプラズマ表面に対して傾いている事によるためと思
われる。すなわち，ポンプリミタヘッドへの入熱量は.少ない方でジュール入力の約 8%，多い
方で約25%であり，全体では約33%となる。乙れは，330 kW 1<::相当する。
次に.中性化板の結果について述べる。中性化板の熱解析は， E 1078， E 1079およびE1080
について検討した。その結果.中性化板部の熱負荷は，時間および空間平均値として， E 1078
の場合 1080W/cm2， E 1079の場合 950W/cm2， E 1080の場合 1140W/cm2が得られた。
前述の熱負荷分布 q(x)を用いて.ジュール加熱入力の33%がポンプリミタへ入るとして，スロ
ート入口部での平均熱負荷を算出すれば， AE = 1.0， 1.5および 2.0cmの場合について，それぞ
れ 1420，1530および 1460W/cm2となる。乙れは.中性化板の熱電対から求めた熱負荷(E
1080 )の約1.3倍である。
次1<::，5.4章の静電プロープ測定による. T，の空間分布より舷カ数iζ平行方向の熱負荷 q.を
求め，ポンプリミタヘッド内のエネルギーバランスについて検討する。なお，ポンプリミタ内の
プラズマパラメータ (Te=15-17eV，ne=0.7-1.85x1019m 3)では，電子と'，'D:子の衝突の
平均自由行程九eは， 16-54 cmの範聞であり， ポンプリミタ形状と同程度の値であるため，電
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:?<Dt&&mK£z&n.m®¥iffii*MmmRKiB:i>w. ##©fctoKKTF©$;t^T^/.:o &M it. E 1 0 8 0 [ C o ^ T f f ^ - 9 o #*•?<) i ? © x n - h A O S K C c h 4, 17eV ) £cp14-fcMi
g ( c h l . 12.8eV )4f f l^n<f . Qe1""1 = 4640 W / c m 2 £ t t *). ISMfct.fcDjRs&fc^ttfl:^
^ © ^ ^ © l - M J g - c T f e S o **: , ifiiJ^fi©4I^£#X.. x o - hgRjg|g£16eV, #t4"fk-ES
§LZ 13.7 eV tttltf. qe 1 ~ 4 (2 2500 W/cm 2 £ f t £ „ - J , x • - h g|5@| ( ch 2 , 13.6
e V ) i t f t t ' f t K ( ch 1, 12.8 eV) © ^ © q e 1 ~ 2 ( i , 1420 W / c m 2 £ /X t>. $B2>Hc«fc 0
sRtofccptt 'fbSOism^ ( 1140 W / c m 2 ) (CJgWire&So
#CJC, convection IC=t2)«iBitSiqconv « , | f th T e <hftfr$ft, J l C f , f ,„ = 0.5 n c
, h
C s R t f t L , T e = 1 7 e V , n e
t h = 0.7 x l 0 1 9
m - 3 £-f-5 £, q c o n v = 180 W / c m 2 £ & S 0
t f t t f t S t O ^ a ^ i t J ^ t o f c f i ^ ^ C 1140W/cm 2 ) J; 13, q c o n » £ ^ L § l < £ c o n d u c t i o n f C
£ 5 . % ! $ £ L T 960 W / c m 2 ris'ff £;il,So i t i . f i , i l O T , ® ^ F ^ ^ ^ * > £>»& L f c ' S ? ©
i i a ^ ( C J ; 5 i S » f E S 2 5 0 0 ~ 4 6 4 0 W / c m 2 £ g / 6 ^ § ^ o t^t>*>. *V7"'J S * " - y K(*J©Te
fri&W:, conduction-?> convection (Cj;§iigft^-tr(iliS^trJ*4H'> 0 —^, ^ o - h A D f
©!<;»fEJK( 1 5 2 0 W / c m 2 ) £* t4b^-e©MBi t^ ( 1 1 4 0 W / c m 2 ) © M £ LT , ^V7° 'J i *
^ » rtTOi^i'+'-SW # £ - T 3 £ # ; i b f t 3 o ^ * * + ' - l * i L T , 7klt© line
radiat ion loss P r(H), 7 ^ ^ ^ - ? © dissociat ion loss P r ( H2) fc J: tfS?^© radiat ion
loss P r ( oxygen ) ^ # X . S 0 P r(H)(i, I H r a d -V t%t> &tlS<, ipffl\M%:@<0 ch 2 7°n
~7-t?<D'<y* ~?Te = 13.6 eV, n e = 1.5 x 1 0 1 9
m - 3 ©If £ , IHrad(* collisional radiat ive
model i c j ; n t f 5 x l 0 5 W / m 3 T ? * » 9 , V = 2.34 x io-*m 3 i f " fttf, P r (H) ( i^ l20W i t t
So CtUt, ^y h'<Dj&m&r&Z>"¥-fflLt:, X a - H AP1?fflAS*A27kW© 0.4 %-^h^O, ' h £
^o P r ( H 2 ) © M U ^ L , H 2© d i s soc ia t ion©£^ugg£ LT, H 2 + e —2H°+e*jJ;£>*H2+ e —
H 2 * + 2 e - * H ° + H t + 2 e ^ # ^ - 5 o P r ( H 2 ) l i , n e n „ 2 ( 2 ' < o v > J E ) V £ & f c £ f t 5 0 < « v > (A, *tl€'tl©jliiffl rate coef f icient IT*.?). C CTffilO - 1 4 m 3 / s e c i f 5 0 J E W , g-ilf i
T ? f f l W ? © i ^ ^ + - - t i * T ? , R. K. J A N E V ^ i c J ; n « ' , » t t © J i ? I * s ' 1 0 e V , 2 # g © i l 2)
SrtS25eVT'*So El_b&>£. 21 ( < » v > 4 E ) = 3.5 x lO" 1 3 e V 'm 3 / sec£&- .5o n e £ 1 . 5 x l 0 1 9 m - 3 , n H 2 ^ 8 . 6 x l 0 1 9 m - 3 , V £ 2.34 x 10-4 m 3 tttlif. Pr( H 2 ) (il7 k W i ^ S o Ctl
ltffl&<D$M%1fciC&lo%lbizxa - h Aa^<OA!fcM2?kW <DJfo60%T?&2>0 Sfc. P r (oxygen)
(i cooling r a t e ^ 5.6 xlO- 2 6 W«m 3 , n e £ 1.5 x 10 1 9 m- 3 , $ * © ^ W * £ 1 &<t f- -5 t ,
$j70W-e&!9. / h $ ^ „ JiU;©f£m=fcD. ^ y / ' J J ^ ^ i - K r t O i ^ + ' - ' ^ ^ K i i t , H2ffl dissociat ion (£#& 9 x # ^ * W I & * * f i ^ ? * > S C £#*)*> ofco ^ ^ , C t l &£•#££
*Vi&%nW.iM U =t t). heat t ransmission r a t e r&W-tii Lfc*gSfeo(,>-caW-5 0 7 ( i ,
q/f7^'Ts?-'femtZ>a •€•©*£*, E 1078*<tO*E1080( i r=14-C ! *iS©it l^L, E 1079
l i ? = 2 5 - e * ) S 6 E 1079f f l r^A§l - ' '©( i , X D - S e l e c t i o n side -C-^Sfc^fc J: 0-*7°
1) i-'iffl^'^ fit, JAERI-M 86-008(1986) 2) R. K. JANEV et. al. , J . Nucl. Mater. 121 (1984) 10.
- 9 5 -
]AERI-M 86-175
子の熱伝導による熱負価の評価は適用限界11:近いが，参考のために以下の検討を行なった。検討
は， E 1080について行なう。ポンプリミタのスロー卜人口温度 (ch4，17巴V)と中性化板温
度(c h 1， 12.8 e V )を用いれば， qe'-4=4640W/cm2となり，熱電対より求めた中性化板
部の熱負荷の約 4倍である。また，測定値の偏差を考え，スロー卜部温度を16eV，中性化仮温
度を 13.7e Vとすれば qe1-4は 2500W/cm2となる。一方，スロート部奥 (ch2， 13.6
eV)と中性化板 (ch1， 12.8 eV)の聞の qe'-2は， 1420W/cm2となり.熱電対により
求めた中性化板の熱負荷 (1140W/cm2)に近い値である。5
次iζconvect ion による熱流束qconvは， '2 fthTeと表わされ， 乙乙で fth=0.5n.th
CsRと仮定し， Te =17 eV， neth = 0.7 x 1019m-3とすると， qconv = 180 W/ cm2となる。
中性化板の熱電対より求めた熱流束 (1l40W/cm2)より qcor刊を差し引くと conduct ionlC
よる熱流束として 960W/cm2が得られる。乙れは，前述のTeの空間分布から算出した電子の
熱電導による熱流束 2500-4640W/cm2と差が大きい。すなわち，ポンプリミタヘッド内のTe
分布は conduct ionや convect ion による熱流束では説明出来ない。一方，スロート入口で
の熱流束(1520W/cm2)と中性化板での熱流束(1140 W / cm2 )の差として，ポンプリミタ
ヘッド内でのエネルギー損失が，存在すると考えられる。エネルギー損失として， 水素の line
radiation loss 巴 (H)，水素分子の dissociation loss Pr (H2)および酸素の radiat ion
lossPr ( oxygen )を考える。 Pr(H)は 1H'ad・Vと表わされる。中性化板近傍の ch2プロ
-7'でのパラメータ Te= 13.6 eV， ne 1.5 xl019m-3の場合 1Hradは col1isional radia t ive 両1)
model 11:よれば 5X 105 W/m3であり..V = 2.34 x 10 -4 m3とすれば，P，(H)は約 120Wとな
る。乙れは，へ 7 ドの熱解析から予測した，スロート人口での入熱量27kWの0.4労であり，小さ
い。 P，(H2)の算出に際し， H2のdissociat Ionの主要な過程として， H2+e→ 2HOートεおよびH2+e→
Hぷ+2e→ HO+W+2eを考える。 Pr(H2)は， ne nH2(1:<ov>LlE)Vと表わされる。 <ov>
は，それぞれの過程の rate coeff ic ientであり.ζ 乙では1O-14m3/secとする。LlEは，各過程
で・の電子のエネルギー損失で， R. K. )ANEV等によれば，最初の過程が10e V， 2番目の過2)
程が25eVである。以上から， 1: ( < 0 v > L1 E ) = 3.5 x 10 -13巴Vom3ゾsecとなる。 neを1.5
x1019m-3， nH2を8.6x1019m -3， Vを 2.34xlO-4m3とすれば，Pr(H2)は17kWとなる。乙れ
は前述の熱解析により求めたスロート人口での入熱量27kWの約60%である。また， Pr ( oxygen )
は cooling rateを 5.6X 10-26 Wom3， neを1.5X 1019 m-3，酸素の含有量を 1%とすると.
約70Wであり，小さい。以上の結果より.ポンプリミタヘッド内のエネルギーバランスにとって，
H2のdissociation i乙伴なうエネルギー損失が重要である乙とがわかった。今後. これらを考慮
したモデルによる検討が必要である。
最後に.中性化板の熱電対の出力による熱負荷百と E 静電プロープによる電子温度Teおよびイ
オン飽和電流 isより heat transmission rate rを算.出した結果について述べ、る。子は.
q/τ-;~Ts で定義する。その結果， E 1078および E1080は子=14であるのに対し， E 1079
は r~25である。 E 1079の子が大きいのは，スロートが election sideであるためおよびプ
1)山ul英俊他， JAERI-M 86-008(1986)
2) R. K. JANEV et. a1.， J. Nucl. Mater. 121 (1984) 10.
-95-
JAERI-M 86-175
5.6 i i »
(1) Haf$fflwl8 cm z(D/h* yf 'J i ? T, n e = 2 x 10 I 9m 3ffli#£, # y 7 p ' J ^ ^ 7 K"? cDH20f fm* i LT, 0.11 Pa -m 3 s e c A ^ f ^ f t / c
(2) i^^X'^^SOii^ i i tK, *V7°'J ^ f lOT. f f l i ^ , ne©ii7C ffllSg*tlfco t
fc, ^ttftS^-C-CDfl^iifi^ilffl^tlfCo (3) * y?• IJ « * © e ? s ^ « c « t 0, "gmtmv&x>m?$ rP**, g ^ g * ? i e a © i i & #
4 s e c e , 4?y7°ll $*S2&®*!&:&*2.5 sec £ » > L f c o
(4) «*»tt-ft«ffi©i»*s*tfi^7«-*n»#fe*«tjtttL, mmtix, ^ ^ ^ ' ^ © ^ i iLT950~1140W/cm 2 ! f ) s ' t f btlfco *fc , # y-f') i ?~. y F^<DAmMli i>^ ~ J^
AfiomWZ&V), ^J330 kWiefflS^So
- 9 6 -
JAERI-M 86-175
ラズ7密度が 1x1019m-3と低いため，高速電子の影響が考えられる。
5.6 まとめ
(1) 開口部面積18cm2の小ポンプリミタで，ne = 2 x 1Q19m 3の場合，ポンプリミタヘッドで
のH2の排気量として， 0.11 Paom3 secが得られた。
(2) 主プラズ7 密度の増大と共1<::，ポンプリミタ内のTeの減少 neの増大が確認された。ま
た，中性化近傍での粒子増幅が観測された。オ〈
(3) ポンプリミタの粒子排気により，実効粒子閉じ込め時間乃は.固定リミタ配位の場合が
4 secで，ポンプリミタ配位の場合が 2.5secと減少した。
(4) 中性化板部の熱電対出力を熱解析結果と比較し，熱負荷として.時間および空間の平均値
として 950-1140W/cm2が得られた。また，ポンプリミタヘッドへの入熱量はジュール
入力の約33%であり，約 330kWに相当する。
今回の試験結果を.将来の大型ポンプリミタのデータベースとするために，排気特性やプロー
プ測定結果を定量的に説明するために，現在，ダイパータコードを用いた解析を行なっている。
-96--
JAERI-M 86-175
SHOT NO..- E001080
H.OH
1.1 l.t 3.0 3.7 3.4 3-t 3:
§15.1 - i H *v7° ' j ; ?n®?©ttSafcffH E i080) o
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E001080
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-97-
ポンプリミタ実験の代表波形 (EI080)。
ポンプリミタヘッド中心位置を示す。
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第 5.1-1図
下図の。印は，
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JAERI-M 86-175
Pump Limiter Configuration
5 6 Timet sec )
Time( sec )
ffi 5. 2 - 1 U ±7" 9 Xv»«£f f iKiHiSH£H- CAM AC tHflftffJ
• 9 8 -
]AERI-M 86-175
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10 よ
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8 ム
7 よ6
ょ
5
Time( sec )
主プラス'マ線積分密度と高速真空計 CAMAC出力波形
-98-
第 5.2 -1図
JAERI-M 86-175
0.5
o <v
of 0.1
0.05 o
X> .S? =5 o X
UJ
0.01
Cose-A Pump Limiter
Cose-B Pump Limiter +Imer Limiter
o E1080 • E1073
tt E1078 • E1074
a E1079 • E1068
<k SeffPH, Cose A (Pump Limiter
Cose B /Pump Limiter \ Winner Limiter/
0.5
0.1
0.05
0.1 J L I I I 1, ' ' I I I,,1,1
0.01
0.5 1 10
ne(main)x10 rrf 3)
i5.2 - 2H ^ i § * ^ I t f f i l T - O H 2 g m i : i S 7 0 7 X - 7 ^ E K # t t
-99-
JAERI-M 86-175
0.5
Seff
Co鈴 -A 臼se-BPump Limiter +piumm er LIfnifer
Umiter
O E1080 • E1073 合 E1078
'‘ E1074
ロ E1079 • IE1068
0.5
一υg¥同E-
。ι
制
ZL
0.1
0.05
h¥Cose A (Pump Limiter)
¥Cose 8
(pumpLIfnifer) + Inner Limiter
QHzzSeff PHz
0.1
a 0.05
百mu-帥『
-oZMU
0.01
o n.: ・、-
80
0.01
fO 5 0.5
百e( main ) ( X 10'9 m・3)
O. ，
高速真空計位置でのH2排気量と主プラズマ密度依存性
-99-
第 5.2-2図
JAERI-M 86-175
CD I
£
o X
H-
3 -
E 1082
Pump Limiter Configuration
S 2
1-
u/i / ^
/ U 2 3
/
Q=i(.5Pan^/sec
V
T? - 2.5 sec
\
i r
V
J 2 3 3.1 f i 3.09 3.9
6 7 8 9 10
CM I
©
X w
££
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Tlme( sec )
E 1106 Fixed Limiter Configuration
'= 4.0 sec
Tlme( sec )
i 5 . 3 - 1 m tfy-ry s <?m®.&&rjmj£.v i ^EttT-fflHSftfi^KtiitofltBa
- wo-
JAERI-M 86-175
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6 2
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5 u旦昼
Fixed Limiter Configuration
~i\:<-す=与 o sec
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Tlme( sec )
ポンプリミタ配位および固定リミタ配位での実効粒子閉じ込め時間
-100-
第 5.3-1図
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2 -
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5
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B/ \ \chi E ch4 ch3 ch2
X ch4 ch3 ch2 chl
315.4-211 . t : y y j ^ ^ . , K f l c T , , n e ©SF B ^ffi ( E 1080)
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3
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ch 1 ch2 ch3 ch4 O 2 1.5
5
ポンプリミタヘッド内のTe，n.の空間分布(E 1080 ) 第 5.4-2図
民 (main)(XfOI9而3)
n.の主プラズ?密度ポンプリミタヘッド内のT..
依存性。(t = 32 s e c )
第 5.4-1図
JAERI-M 86-175
10
o 5
t=3.2sec
ch4 ch3 c h 2
I 1.5 2 n"e (main) (xiO1 9 m 3)
: 5.4 - 3 El At vWRffiM&'S.-f ? x'-7SfjglS#14 ( t = 3.2 sec )
- 1 0 2 -
]AERI-M 86・175
10
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1.5 2
ne (main) (XIO'9而5)
第 5.4-3図 イオン飽和電流の主プラズマ密度依存性(t = 3.2 sec )
-102-
JAERI-M 86-175
6. & •? ' * 7 y X
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2) 7°yx-?<Dn=F®gfm±. m&ttkKm'Pi, yyx^mm.^-^.ic^^x^hz^m
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6.2 ftftft^A?:/*
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- 1 0 3 -
JAERI-M 86-175
6. 粒子バランス
プラズマ密度を制御するためには，注入された粒子のプラズマ中でのふるまいを知ることが重
要である。 1985年 5. 6月11::実施されたジュール加熱実験で得らιたそれらの結果は，既に報
告した。その後. 1985年7月から 1986年2月までの実験停止期間中11::.N B I加熱時の粒子
制御とダイパータ室から主プラズマ室への粒子の逆流低減を目的としてダイパータ室排気装置が
設置された。その詳細は. 4章K.述べられているo
乙こでは，ダイパータ室排気装置の設置が粒子バランスにどの程度の影響を与えたかを. 1985
年のジュール加熱実験結果と比較して検討する。
6. 1 静的粒子バランス
真空容器11::注入した水素ガスは，前回の実験から明らかなように，ほとんど.プラズマ粒子か
真空容器壁への吸着ガスとして存在する。注入した水素ガスのうちプラズマ粒子として存在する
割合〈プラズマの粒子保持率)の時間変化を1.0MA. 1.5MAダイパータ放電に対してそれぞれ，
第 6.1ーし 2図に示す。図中，実線は今回の結果を，破線は前回の結果を示す。放電中の最高
平均電子密度は. 2 -4.5 x101γin3の範囲で異なる。実験データは，プラズマ電流が一定の時
の値である。即ち.1 MA放電では，約 1秒で. 1.5 MA放電では約2秒でそれぞれの定格値11:
達する。これらの図から次のことが分る。
1) プラズマ電流が一定になった時の粒子保持率は，前回と今回で違いが見られるが.約 1秒
後には.ほぼ同じ値になる。放電初期のプラズマの粒子保持率は，プレフィル量や放電前の
壁の履歴11::影響され易い乙とを考えると，プラズ7 の粒子保持率に前回と今回で明らかな相
異はない。
2) プラズマの粒子保持率は，時間とともに減少し，プラズ7 電流が一定になってから 3秒後
では，約 6%である。
6. 2 動的位子バランス
プラズマ粒子の時間変化は，次式で表わせる。
dNe Ne -一一=甲 NQ一一 *d t fp
(6.2-1)
ここで.N. プラズマのもつ電子数
NQ 注入ガス中の原子数 (l/s)
甲 : 注入ガスのうちプラス:7になる割合〈フュエリング効率)
τf : 実効的桂子閉じ込め時間(s)
-103-
JAERI-M 86-175
( 6 . 2 - 1 ) i&<P®mimit. &Atf?.<D?-B7y X-7 It fc * & ? t l r e . IS2igli, S ^ ^ ^ i l ^ O M , 7°KJ; 9 ft?© >J 1M ? 'J y?'<Dmtlfrt>%:Kt>tL2>n:¥-Wl.:£%fc>to &.T, 7 ^ x
(1) 7 ^ ' J ^ l l
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(2) H^WI»i^KL;iAi6B#Bfl
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% 6. 2 - 3 0 f i . *aftj$ LT*M '<-9mm%&B.V> 0 % Zr/Al f y 9 # ^7°£0N/0FF Lfcifc«E1057£E1058, SC^E 1084 i E 1085 © I g ^ ^ i ^ L ' ^ J W ^ S ^ g E ^ L t 7 , D 7 H f c g t i b S „ H * , 6fe£#?M^' -?^©t i rF#fSv<^.5B3, HEP ^ ' f i ^gm^f f ih LfcBSffllggMSSfi&So Zr/A« y y * * y 7 ° £ 0 N / 0 F F Ltz 2 SB©* wmni-ffl t&tbm3*ftMtz> t, s ?^g# 2.5 x 1019 /m3 jyf-eiistAn'm^w.
LT^SJi£©ffiJ ; *):*;£< ttoTVSo £©*§?£ Zr/7U <r •>. ^ # > 7 ° ^ 0 N / 0 F F Lit
3 xWlVm3<D&X'<DM®th1&¥m£&tomf£l<nmW5%r'&Z><> C O t t ^ g ^ i " ? * " , Zr
®6.2 - 4H«, zr/A« y* * * yyic^^mMt^.-fyx-7co^mm^^mt<Dm^ £lMA^'f '<-*ife«lcfcfLT*Ljtl!-C ;&.6o ® a » t o ¥ W P $ g # 3 xlO'Vm 3 ©$© $&*Qe*te . 0.105 P a m 3 / s - e * S C i ^ 5 0 £7°5 ^ i > W ' 4 ^ - ^ K a S A - f S f t ? t f c r D ( £ N e A P ( r P :a?ffltiiJ6l^|IB) TMM.&flS,, tt:Fffli;j4»«rK**Bff@/-Hi; ( lOmsl-e&Zti&Mt&tirj'i-f^camAy? ytxtt. l.Sxlff'Vst?. 34Pam3
/s lCffl^-r^o j S , t , ^ ' •<^ '~$ 'Bm i £-rSCi(c j ;5 ijif 4 ? y y ^ s p © ^ b f 4R =
-104-
JAERI-M 86-175
(6.2ー1)式中の第 1項は，注入ガスのうちプラズ7 になる粒子数で.第2項は，真空容器壁
へのトラップtとより粒子のリサイクリングの流れから失なわれる位子数を表わす。以下，フュエ
リング効率と実効的粒子閉じ込め時間について前回と今回の結果を比較する。
(1) フュエリング効率
フュエリング効率は，プラズマ電流一定期閣の途中でガス注入を止めた放電を用い，ガス注
入停止前後の電子密度の時間変化率から次式によって求まる。
ド[(守)on -(舎にffjA (6.2 -2)
第 6.2-1図にフュエリング効率の電子密度依存性を示す。図中.白抜きが今回の結果で.黒
印が前回の結果である。フュエリング効率は，約259杉で.iJ!IJ定範囲内では，電子密度に依存し
ない。今回と前回の結果11:大きな違いはない。
(2) 実効的粒子閉じ込め時間
電子密度の時間変化から (6.2-1)式を用いて求めた実効的粒子閉じ込め時間と電子密度
の関係を. 1 MAダイパータ放電について第 6.2-2図に示す。図中，白四角は，今回の値で
黒四角は前回の値である。実効的粒子閉じ込め時聞は，電子密度IC::比例して増加し.今回の結
果の方が前回IC::比べて，比例領域が高密度領域まで延びている。しかしダイパータ室の粒子
排気の効果は.ショット聞のばらつきに埋もれて現われていない。そ乙で，ショット聞のばら
つきを除くために，一連の放電の途中で相前後してダイパータ室排気装置のうち Zr/Atゲ¥y
タポンプをON/OFFした放電を用いて，ダイパータ室の粒子排気の効果を検討する。
第 6.2-3図は，相前後してダイパータ室排気装置のうち Zr/AtゲッタポンプをOル/OFF
した放電El05 7とEI058.及びE1084とEI085の実効的粒子閉じ込め時聞を電子密度
に対してプロットした図である。図中，白抜きがダイパータ室の粒子排気をしている時，黒印
が粒子排気を停止した時の実験結果である。 Zr/AtゲッタポンプをON/OFFした2組の実
効的粒子閉じ込め時聞を比較すると，電子密度が 2.5X 1019 /m3 以下ではほとんど差がないが，
それ以上では.Zr/Atゲ¥yタポンプの排気を止めた場合の実効的粒子閉じ込め時間は，排気
している場合の傭より大きくなっている。乙の事実と Zr/AtゲッタポンプをON/OFFした
放電が連続している乙とから，粒子排気の有意な効果が現われていると言える。電子密度が
3 X 101今in3の点での実効的粒子閉じ込め時間の差は約 5%である。乙の値が妥当かどうか， Zr
/Atゲッタポンプの粒子排気置から検討する。
第6.2-4図は， Zr/Atゲγ タポンプによる排気量と主プラズマの平均電子密度との関係
を lMAダイパータ放電IC::対して示した図である。図から平均電子密度が3xlO 19/m3の時の
排気量Q.xは. O. 1 0 5 Pa m3/ 5である乙とが分る。主プラズマからダイバータ室IC::流入する粒
子数FDはN./fp(fp 粒子閉じ込め時間)で与えられる。粒子閉じ込め時聞が前回作同じ(
70m5)であると仮定するとダイパータ室への流入フラックスは， 1.8 X 1022/5で. 34Pam3
/51と相当する。従って，ダイパータ排気をする乙とによるリサイクリング率の変化 ILlR =
O誕 l ホ*町 、一一一|は，約0.3郊である。 fpとリサイクリング率Rとは. f p 一一ーの関係があるので，
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JAERI-M 86-175
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JAER I-M 86-175
ダイバータ室の排気をすることによる rfの変化割合は，
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'rp* 1 -R (6.2 -3)
となる。電子密度が3x 10日/m3の時のリサイクリング率は，約 0.95であるから. (6.2-J 'r~
3)式を用いて一τ は約 6%となる。この健は，ダイパータ室からの粒子排気量やrfの損IJ
Tp
定誤差を考えれば，実効的粒子閉じ込め時間の実測値から求めた値59ぢに，十分良く合ってい
る。ダイパータ特性の章で述べられているように，ダイパータ室排気装置のうち主排気装置側
で排気される量は. Zr/AR-ゲッタポンプの排気量の 0.56倍である。従って.ダイパータ室排
気装置による粒子排気が Tp*I乙与える効果は. Zr/AR-ゲッタポンプをON/OFFして求め
たτfの変化量から外帰すると約89ちである。
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(5 ) Time (5) Time
プラズ7 粒子の全注入水素原子数に対する割合の時間変化
( 1.5 MAダイパータ放電)
第 6.1-2図プラズ?粒子の全注入水素原子数に対する害11合の時間変化
( 1 MAダイパータ放電)
第 6.1-1図
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lMAダイパータ放電における実効的粒子閉じ込め時間と
電子密度の関係
第 6.2-2図注入水素カoスのうちプラズ7 になる割合と電子密度の関係第 6.2-1図
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Zr/Alゲッタポンプの排気量と
主プラズ7 の電子密度の関係
第 6.2-4図ダイパータ室排気装置のうち Zr/AlゲッタポンプをON/OFFした放電の
実効的粒子閉じ込め時間の比較(1 MAダイパータ放電)
第 6.2-3図
JAERI-M 86-175
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- 109-
JAER 1 -M 86-175
7. エネルギー閉じ込め
7.1 標要
J T -50が，臨界条件を述成するためには，平均トロイタ Jレベータ f[l(く s>=20oでエネルギ
ー閉じ込め時間 'Eが 400ms以 1:必要である o この市:で:i. Ip = 1 ~ 1. 5 MA. sr = ，1 -4. 5 T
のOHプラズ?のエネルギー閉じ込め特性を述べる。解析にmいたデータはワンタ ンlω1:.Fs J
コードによるプラス:7位置形状データ. F J R/2mmT'渉計による屯 f-街度データ， 卜ムソン散
乱による電イー温度データである。解析のデータフローを第 7.1 --1ぱ|に示す。イfl.し. このデータ
の流れは. J T -60データパンクができるまでの一時的な形式であるo
7. 2節で. OHプラズ?での ne.Te分布の特徴を概観する。特1;:ne分布が f1 a t Iこ近いこ
とが注目される。 7.3節では'E. W (stored energy)等について述べる。特にらは.nc 22
x 1019m-aでNeo-Alcator則からずれ. 'E= 40 () msで飽和する傾向が見られる o 7.4節て
は，プラズマ抵抗から求めた Zeff(resistive Zeff)について述べる。ほとんどの場合Zeff
=1-2であり. TFTR. J ETの結果iζ比べて極めてヲリーンなプラズマが生成されている乙
とになり，注目Iζ値する。 7，5節では.TeW) (中心の電子温度)Iと対するTFTRの比例則との
比較を示す。 JT--60のデータ (Te(())士 1-2.4KeV)は，比較的良い一致を示す。 7.6節で
は. FB 1コードとエネルギー閉じ込め解析から得たんを用いて評価した 1;や.saw(oot hJメ転
半径と consisten(な電流分布について述べる。 7.7節では saw(oo(h周期の比例目IJについて
述べる。従来得られている比例則と良い一致を見た。 7.8 節では実験データをm~、た非定常解析に
ついて述べ，プラズマ中への電場の浸透時聞に触れる。 7.9節では 7.2節で述べた寄度分布を説
明するシミュレーションについて述べる。ダイパータ放電において，従来の卜カマクで考えられ
ていたような anomalous inward fI owがない乙とは特等.すべきことである。
7.2 電子密度分布・電子温度分布・ワンターン電圧
エネ/ルレギギ‘一閉じ込め特↑性生を調べるためlに己用いたE屯届 f
I庄王の特徴を乙の節で述べる。
第 7.2ー 1図に ty p i c a [ sho t ( E 1 0 5 5. E 1 1 0 O. E 1 1 0 3 )の電f-j~;度分布の lI~i間変
化を示す。図中破線の分布は.A-J-aの 3channel F J R干渉計と 2nmマイクロ波干渉計に
よって得られた電チ街度の線積分値から ne分布を求めたものである。ここで neは舷気/flj
l~ で一定と仮定し，密度分布 ne (ρ) (ρ: I磁気/(I!のラベル)の関数形を
ne(ρ)=neo(Jー (ρ/a)りm ( 7， 2， 1 )
と仮定し，干渉計の線積分値と計111直とが最も近くなるように mを最小2乗訟により求めた υ
一方. t刻中実線で示す分布は.A-2← cの卜ムソン散乱から得られた屯(・密度.(1ヌ'''1υ)から
(7. 2， 1 )式を用いて最小2采 fi( t j ngしたものである。乙の|刈からわかるように. E 1 I 03
ー 109-
ZENKEI MT MT
Magnetics Data Base
F B I (Fast Boundary Identification) Code tv,aP,Eo,Vif .BT
DIAGNOSTICS
Magnetics Data Base
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DIAGNOSTICS
F B I (Fast Boundary Identification) Code tv,aP,Eo,Vif .BT
DIAGNOSTICS ' Te, He (Thomson) LOOK, DATA Te, He (Thomson)
(Temporary Data File for 1 D Interface)
(Temporary Data File for 1 D Interface) jn^Qt \\-iK/ciw\>
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(Temporary Data File for 1 D Interface)
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LOOK ( 1 D Interface) • Magnetic Surface • Last Square Fit • Abel Inversion
IM x^.;i/*"-F fllri£Af!W©f-
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IM x^.;i/*"-F fllri£Af!W©f-
SCOOP. DATA (Binary File for
1D Library)
IM x^.;i/*"-F fllri£Af!W©f-35 7. 1 - IM x^.;i/*"-F fllri£Af!W©f- ? 7 n -
SCOOP ( I D Library)
T E , X I , D , X | ,Qcond.
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DATA ANALYSIS CODES
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DIAGNOSTICS
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CODES ANALYSIS DATA
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エネルギー閉じ込め解析のデータフロー第 7.I -II刈
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fc5>fli©/B^-#Sifi, ytm&SIC reasonable tJf A. i^il, gfl LiiA4i>«?^?fCffl^5K£#£ Miff £ £ , o T K § £ ? I W r £ f t 6 o X, ^ ^ - / I f f K o ^ T I i , 20msH$^Sfc©7 -c ; f ? - £ffi<^ T Wti L f c f e « ) * f t f f l t « £ < t i L f c ,
[ 1 ) P . E f t h i m i o n e t . a l , I A E A - C - 4 4 / A - I - 2 [ 2 ) P . H . R e b u t e t . a l . I A E A - C - 4 4 / A - I - 1
-111-
]AERI-M 86-175
(Limiter般電)ではTFT R (1)， J E T (2) と同様K密度分布が peakingしている。
一方，ダイパータ放電 (E1 0 5 5， E 1 1 0 0)では，密度分布は，かなり f1 a t になる O 従米
ALCATOR-A，Cや FTの高密度領域での密度分布は， シミュレーションのわJlIJ (fl a t分市)
と異なり， be 11型になっており ，TFTRや jETも同様の現象を示唆するデータをうえていた。
J T-fiOのダイパータ放電の場合，電 f密度分布が，他の装i賢K比べて異なっているように思わ
れる。
第 7.2-2図は，干渉計から出した電子密度分布指数mが，線平均電子千存度 ιによって， ど
のように菱化するかをいくつかの shot Ir:対してプロ y トしたものである。閃からわかるように，
shot間で差はあるものの，電チ密度の上昇とともに分布か f1 a t になっていく様 j土がわかる Oζ
の図からもわかるように， リミター放電ではダイパータ欣電に比べて，分イ'fi指数mがかなり高い。
乙のような電子密度分布が形成される理由は， 7.9節のシミュレーションで説明される。
次Ir:，電 f温度分布について述べる。第 7.2-3図は typical sho! (EI055，EIIOO，
EII03)の電子ー温度分布の時間変化である。図中.破線の分布は， A-2--Cのトムソン散乱
から得られた電イa混度(図中0)から，電チ極度が磁気面上で一定という仮定のもとに，電子温
度分布Te(ρ)の関数形を，
Te(ρ)=Teo(r-(ρ/a)2 +ct (ρ/a)2 c1ー (ρ/a)2+β(ρ/a)2 (1ー (ρ/a)4))
( 7. 2. 2 )
と仮定し実測値と上式か最も近くなるように，ct， s， Teoを最小 2乗訟で求めたものであ
る。図からわかるように lMA放電では r= (O.6~O.8) 日 p で電 f温度!と plateau的なものが
見られるが1.5MA放電では，その傾向は弱まる。また，電子密度の憎大に伴なって中心電子温
度が低下し，分布も shrinkし始める。乙の様子を示すために，第 7.2-4悶， 7.2 -5図KIp
= 1.0 MAと1.5MAの場合のTe(州びTe(会 ap)とその比を示すo第 7.2-4図より
MA放電では，密度上昇ともに，電子温度分布が shrinkしていく様 fがわかる。また， shr ink
は放電時間とも相闘が強いように思われる。それに反し， 1.5 MA放電では，電チ温度分布は，密
度とともにやや broadlとなる傾向か見られる。乙の原因としては， 1.5MA放置の非定常性が考え
られる(例， E 1 100では saw!oothが!=3.2 sで始まり !=3sでは電場が充分浸透してい
ない可能性がある)。乙れに関しては， 7.8節において記述する。
第 7.2-6図(A)K，ワンターン電圧の rawdataを示す。サイリスタ電源に起因すると考えら
れる高周波ノイズが電信:しており，このままでは閉じ込め解析に使用することが出来なし、。そ乙
で， 20ms時定数のフィ Jレターを通すことによりワンターン電圧の平滑化を行なうこととした。
問 7.2-6 B) Ir:，平滑化した例を示す。
以上，閉じ込め解析に用いた電-[-密度分布，電子温度分布に閲して，特徴を概観した。得られ
た分.(jiの示す特徴は，物理的K re日sonableと考えられ，閉じ込め解析に用いる!と充分な精度
をもっていると判断される。又， ワンターン電圧については， 20ms時定数のフィ Jレターを用い
て平滑したものを供用することとした。
(1) p.Erthimion et.al， IAJ<;A-C-44/A-[-2
[2) P.JI.Hebut et.al. IA~;A-('-44/A-I-1
-111-
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4.0 n (x l0 1 9 m~ 3 ) e El l00 , t=5s
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E1103 , t=3s
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3.0
1.5 MA及びリミター 1MAの密度分布変化。 i波線は FIRダイパータ 1MA， 第 7，2-1図2.0
2 mmデータを用いて求めた密度分布.実線はトムソン散乱データOから故小2
采法で求めたもの。 (A)タイパータ 1MA似泊(E 1055)目 (B)ダイパータ1.5MA
放m( Ell 00)， (C)リミター 1MA放電 (E1103)。
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百e(x1019m・3)
電子密度分布指数mのne依存性
ダイパータ.は m=' 0.1 -0.6でn，
1.0 0.0
第 7.2-2図
百e とともにmが減少している。一方リミ
タ一色)ではm>0.6である。
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.5 r (m)， ~.・151.5 MA及びリミター IMAの電子漏度分布の時間変化ダイパータ 1MA， 第 7.2-3図
.25 iO.
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E1079 o
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3 第 7.2-4図 lMA放電における中心電子制度 ;:-apでのiu-fil，¥i度及びその比の九依存性
5
-115-
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1.5 MA放i廷における州制度.3apでの肝側及びその比の百e 依存t'l
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E(p)= 1+ ( E a - l ) ( A / a ) 2 " (7.3.1)
J(fl)=J 0 C - ) 2 (7.3.2)
BUliSfflne, Te##te±j££ffi<<>Tg&L;tkfflT*&.&<>
H2K, -f#yfijg£#i&.5fcj&fc:. 4*y<DMiMWiktlXZ xt*' (Hinton-Hazeltine^ icj;oT^^^nfcff*ftii©3fS) ^ s ^ t r ^ S o j*ymfcm&wt.<D%r-&mi$.tLrtt, Chang^inton£ilfc<k^TmiW-£ntzb(DfrM&®.hnX^&£o'Z:&&fr, J T-fiO©<fc
(20-~100ms) &V)-X%^Z.tfrl>, T e i T i ( i ® J 6 T i £ < « f ) , "f * >ffiJt©l?ffilC^LT, *s ®^if5et4fi*#te§SM£3l#i|2<:;!?^<, S57. 3 - l Hit, &&tfi1g®&tD*r><'<-9jk
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Ifitl^'CtrS-Siffi^L/Co Zeff l a ^ T n , frg.t>&tzlt>, ^©ifffi(iSg"efeS 0 7'5 x* ? 1»ft0 Flat top -£Ji, 7 ° 7 X v 4 i ^ * f ; ^ 3 t # i S l L (7. 8 0 ) , 7°7X'^ffSl*l'?Wi (2 — SI£g^T-#5 0
—5Efi 7*7X-7©JS?7lgKWJ27|S]ffl r e s i s t iv i ty ^ < 4 Hirshman-Hawryluk-BirgeC5]
ICJCo-C-^^&tl-Cfcf), Z c f f ^ 7 ° 7 X - 7 i f f f i t ? - ^ £ € ^ L ,
./*Jz(r) ds = I p , | ( 7. 3. 3 )
E z = 2 ¥ R ; = V J * ( r )
[3) F.L.Hinton and R.D.Hazel tine , Reviews of Modern Physics 48_( 1976) 239 (4) C.S.Chang and F.L.Hinton ,. Phys. Fluids 25 (1982)1493 (53 S.P.Hirshman , R. J .Hawryluk, B.Birge , Nucl . Fusionl7 ( 1977) 611.
-118-
]AERI-M 86-175
7.3 エネルギー閉じ込め時間
前節で述べた，電子密度，電子温度分布放びワンターン電圧を用いて，エネルギー閉じ込めH寺
間'Eの評価を行なった。
まず，エネルギー閉じ込め時間を評価するために用いた手法及び仮定について述べる。
第 11<: ne. Teの分布は磁気面上で一定 (ne. Teは磁気面関数)とした。他のトカ 7 ク装
置では，特に neが磁気面上で一定でない場合が見られるが，乙の仮定が， Eの評価11:&
ぼす誤差は小さいと考えられる。基礎となる平衡磁気扇は. FB 1コードによって得られたターイパ
ータ， リミタの平衡配位から，プラズ7主半径 (Rp)• プラズ7小半径 (ap) .プラズ7 表面の
楕円度 (Ea). A(βp+争)を求め，楕円度 (E(札及び磁気面のシフト(Lf(ρ1)を考慮した
磁気面を用いた。
E(ρ1= 1 + (Ea -1) (ρ/a )2 ( 7. 3. 1 )
J(ρ)=do (f)2 (7.3.2)
前節の ne. Te分布は上式を用いて変換したものである。
第 21ζ，イオン温度を求めるために，イオンの熱伝導係数として3ljH・H・(Hinton→fazeJt ine[3)
によって与えられた新古典値の 3倍)を仮定しているo イオン熱伝導係数の新古典値としては，
Chang→finton[4Jによって再計算されたものが最近使われているようであるが.JT一切のよ
うな大型トカ 7 クでは，エネルギー閉じ込め時間が，電子ーイオン閣のエネルギー緩和時間 'EeI
(20-1 OOms)より大きい ζ とから. TeとTiは極めて近くなり，イオン温度の評価IC::対して，
Xj の不確定性は大きな誤差を引き起乙さない。第 7.3ー 1図1<:.比較的低密度のタイパータ放
電である EI0861と対し，求められたTi分布を示す。図からわかるように，低密度でもイオン
温度は電子温度の80%以上である。 ne孟 2X 1019凶3 では.Te "'" Tiと考えて良い。
第 31<:，イオン密度分布を求めるために. resistivityから求めた Zer f を用い，主要な不
純物がCであると仮定した。Z.r r Iとよって njが変わるため，その評価は重要である。プラズ7
電流の Flattopでは，プラズ7 中へ電場が充分浸透し(7目 8節). プラスV 断面内で‘電場は一
様と仮定できるo
一方， プラズ?の舷力線に平行方向の resist i vi ty守〆は Hirs加羽n-Hawryluk-Bi rge [5)
によって与えられており， ZcfrがプラスV 断面でー様と仮定し，
.r Jz( rl ds 1 p 】
(7.3.3)
Ez=治い(r) J
(3) F.L.Hinton and R.D.Hazel tine. Reviews of Modern Physics 48..( 1976) 239
(4) C.S .Chang and F.L.Hinton.. Phys. Fluids1Q (982) 1493
(5) S.P. Hirshman. R.J .Hawryluk， B.8 irge. Nucl. Fusion立(1977)611.
-118-
JAERI-M 86-175
rii + Zf n t = n e
ni + Zpn, = n e Z er f ) ( 7. 3. 4 )
^t>RlTS©7°D h VffiS (n,) t^Wfaffig. (n , ) £>:)<a6T</>-5o Zeffffl7°7^'-7^"7>-^ftWtt-PPHA^btfjLfcZeff £ffliti$(i7. 4gfi&tf9l££#M$tl7'c^o CfflfJWfii. neo-classical ?!frirfcldtz 2\ti 5ffll 'Tl>5*l W i 7 5 s ' C T ' * 5 l & (7.3.4) J; 9.
n j / n e = 1.2 —0.2Z e f f f & S ^ b , Zeff = 1 ~ 2 Itfe-i^TM # y&JKfflM4>lg£'>3 <-> <>
*£<t , ^HCOHHK"??!*, fflK©7.f-K'<7*£fftt-?Ti.^j:(Pfca&, ne© flat top tf&lSLtntefrifZo £<Dtztb, ^ ^ 0 ( W : stored energy) *ix*;u+'-
at lUiisWK)
w dW
dT
W = | - y (n eT e+niTi )dV
( 7. 3. 5 )
<e*>^T, ^ - ^ E C E O + i ^ S i F I R c D / n e d l ^ b P f f i l - S i ^ J f f l L f : r E It ft L dt d t T, »*:30m secfilt©ffliEi/iSo
^cit^^sM^-eii . if ^ r =oiLrp| jfL, ^ ©$riE£to;ifc0
at d t jy±KB^7';J;-54^IIIt^oT, i?ffiLfcx^.^**-WL;Jisbii#F^TE $ gg7.3 -2 BUt^-sh,
g]^t>^)^5J;-9i tn e g 2x lO ' 9 rn 3 t ? ! i ne i i f e f tT E «±^ . f -§^ , n e S 2 x 1019m-3T«i, rE = 4 0 0msTfSfDLTL3 ? . ^ - f r t . ' f * > ^ col 1 isional K £ i S n 5 i ? * * ' - l i , r / a p = 0.6T?$ilO#*IltT?&*J, 4 * ^ channel **«g t tx*^**- f f l£ ; i !g£! i# /L bfttt ^ 0 C © r E © saturation *i^e ( l ^ f o g l t ) . D (fiffiEgft^®:) , x i Htvmfcm
-75, ^mcoHdifflii^-effbtifc, •f7x-?<ow&x-x>i'*:-*mhifK>$ix-?vy\-ltzk<D&mi. 3 -3mic;r;to H ^ b ^ S J ^ K , Ks^y^Xv^c^isScitte, igffifflS *gx*,u+'-©#<j20g£fgiIU x#/u*--||fli;&j&B$K®#t#tt^ (t>L<li(S]±t-5) &
- 1 1 9 -
J A E R 1 -M 86 -17 5
の条件からみffを求める。次1;::，電荷中性及び2.rrの定義，
Oj + Zf Of Oe
Oi + Z?nf n. Zer f (7.3.4)
から所要のプロトン密度 COi )と不純物密度 CnJ )を求めている。 Z.ffのプラス:7パラメー
タ依存性やPHAから出した2e(tとの比較は 7.4節及び 9章を参照されたし、。乙の解析では，
oeo-classical らから求めた込ffを用いているが，不純物がCである場合， C 7. 3. 4 )より，
Oi/ n e 1.2-0.22.ffであるから 20ft 1~2 においてイオン密度の減少度は小さい。
また駿素が主要不純物であれば，更に減少度はd‘さい乙とは言うまでもなし、。乙のように njの
評価に大きな誤差はありそうもない。
最後に，今回のOH実験では，密度のフィードパックを行なっていないためn.の flat top dW
が形成されなかった。乙の?め 一一気o(W: stored energy)がエネルギー閉じ込め時陪和dt
評価lζ影響する。 'Eの定義式
W '0三三ーー一一ーーーーーーー 1
dW rOH一一ーー l
dt ( 7. 3. 5)
W=?J(Ue+rliTs)dV l
dW 、ー>~"' ~ .L _， d W において，一ーをECEの中心温度と FIRのJnedlかり許価するとーーを無視したらに対しdt ------._-_._------v --.-_.， --，，----dt
て，最大30msec程度の補正となる。dW n 1 I _h.7:rJ..... I dW
乙乙 1;::述べる解析では，まず一一 =0として解析し ーーの補正を加えた。dt v'-_....r.rrlll_' dt
以上述べたような手11慣に従って，評価したエネルギー閉じ込め時間らを第 7.3-2図lζ示す。
図からわかるように n.三五 2xl019m-3では neとともにらは上昇するが， ne孟 2X 1019 m-3では，
'E ""， 40 Omsで飽和してしまう。電子からイオンへ collisional'と伝達されるエネ Jレギーは，
r/ap = 0.6で約10労程度であり，イオン channelが重要なエネルギー損失過程とは考えられな
い。乙のらの saturationが Xe C電子熱伝導度)， D C粒子拡散係数). X i Cイオン熱伝導
度)のいずれに帰着できるのかは，より詳細な実験・計測を待つ必要がある。
一方，今回のOHI)の実験で得られた，プラズマの蓄積エネルギーを横軸 lp1;::対してプロット
したものを第 7.3-3固に示す。図からわかるように，臨界プラズマ条件の達成には，現在の蓄
積エネルギーの約20倍を実現し，エネルギー閉じ込め時間の劣化がない(もしくは向上する)必
要がある。
-119ー
JAERI-M 86-175
- 1 2 0 -
JAERI-M 86-175
匝ごT ，Ti (keV) |TE / TI / PRI
. . ‘ .
E1086 ， t 3 sec
Teirlm，4T a 司
¥n = 1.1 x 10--rn -.¥e
T， (r)ド¥、
• • ‘
、• • • • • • • • • • •
1.0
. 、. -. ‘ . . ι.
r (m)
.rO 0.25 0.5
nu -
qL Te，T
i (keV)
|TE / TI / PRI
-yeir
EI086 ， t 5 sec
1 MA ， 4 T 19 -n = 1.8 x 10--'rn
e
1.0
0.0
第 7.3ー 1図 X I 3Xj"・H・を甘いて評価したイオン溜度分布。 nc>2 X 1019ではほぼTc=Ti
となる。
-120-
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4 -
0.3
0.2
0.1
o
A
a
DIVERTOR DIVERTOR LIMITER LIMITER
Hydrogen
i , 1.0 MA, 3.9T(RP= 3.13m, aP=0.84m) 1.5 MA, 4.3T(RP = 3.13m,aP=0.84m)-1.0 MA, 4 T(Rp = 2.93m,aP=0.84m) 1.0 MA, 4 T(R P = 3.0m,aP=0.89m)
a •)
• • «!•' a »• •
• •
> m
-L _L t.O 2.0 3.0
n e (x!0 , 9rrf 3) m 7.3 - 2 D i*^*'-Mli&&B#Rafflnetfe#te
5.0
3.9T (Rp= 3.13m，Op =O.84m)
4.3T (Rp=3.13m，Op =O.84m)-
4 T (Rp=2.93m， op =0.84m)
T ( Rp = 3.0 m， op =0.89m)
1.0 MA ， 1.5 MA ， 1.0 MA ， 1.0 MA ，
OIVERTOR
DIVERTOR LIMITER LIMITER
。
• 企
0.8ト
4 回
0.7ド
Hydrogen
』0.61-
』〉問問問--Fh
∞国'】J
『凹
ー
一• • • ・1
4・1• • • • 回0.5ト
J 0.4ト
nvω帥
)
lMMMl
• • • • • ••
“. 回
ー• • • • • 0.3ト
• • • 0.2ト ー
ー
5.0 」」
3.0
ne (XIOI9肝3)
J
2.0 --L
1.0
0.1ト
。エネルギー閉じ込め時間の ne依存性第 7.3-2図
JAERI-M 86-175
1 1 1" | ' I I I | Stored Energy W < MJ )
T 1 — I 1 I I I IJ
10.0
h.o
1.0
•0.5
Break-Even Condition ( TE > 0.4 sec )
JET (OH) H
0.1
JT-60 OH(I)
* •
I p ( MA ) . . .OiS, , , | 1 . 0 , , , | 5 , 0 , ,
; 7 . 3 - 3 t i J T - 6 0 omvco^m^^ȴ-
- 1 2 2 -
]AERI-M 86-)75
10.0
n
o
--や
L.、，.-de
ne
os
nh
・・aa
aU守聞
Bu
n--書留
e
o
m臨
v
-
-
E〉
』晶官副
aτ e
rf
B
JET (OH)
x
1.0
•••• JT・60OH(I)
---a， ..... . 0.1
Ip ( MA )
第 7.3-3図 J T-60 OH(l)の蓄積エネルギー
臨界条件達成には-10M)が必要となる。
一122-
JAERI-M 86-175
7. 4 HSS«?5£4Z ef f
ffiffiic>ti6z,titi z.ff c o p r a s . mrr f/ff'JUt-r rt, a t i j z t f , « i!ijri<jic- -
Spi t z e r fflffi-iaJp 7 S P £j | ] l» .S #>"??, Z c f f cD,]ffilli(i^:^5o
m„ f (Zeff) (7. 4. 1 ) n e e 2 r t f,
0.4 5 7 CCS f (Zeff ) =Z 0ff ( + 0 . 2 9 ) (7 .4 .2 )
1.0 7 7 + Z c f f
fT (±ffiffi'€-r-lz:J;SttiH^/SL. fT = 1.0 fi Spi tzer W ^ C ^ t t J i ^ C t^SMtZo
1 5 7 . 4 - 1 H i t >?NC £ tv0lt<wWu]9t\i ^/S-To 7°7 Xvifi^^/iLOTlfu'-Cii^oJltli 1 T &
5 M ftf7li77^-~2g&^1
0 y ^ ^ ' ^ Z - ^ i L t , E 1 1 0 0 « t = 5 s e c
oyMimmzm^tzo
"&Lfy>bX'(D%:±mk<io ft 1 tU6<fc-5It, Z e f f £ * t o 3 o £>•?-—3(i. q 0 &Cfrta!<y ft fyxti £<r>Wftift<ki%ffi.'&L, r e s i s t i ve ^ ® l : V„ <fcf)Z e f f Z$%tZ> JMS&&0
(1) q 0 J;D>JcJ62,lfffi
1.07*-So L1zWr>TtyfoS<DWfiffii£.\$,
2 B , Jo = — = (7 .4 .3 )
AoRoq0
ig-E 0 liifcOJ; •pftteSo
V« E 0 = 7 j» = „ n (7 .4 .4 )
2 rcRo
(7.4. 1) ~ (7 .4 .4 ) i U » ) ,
f ( Z e „ ) =9 .70x10- J ^ - ^ (7 .4 .5 ) 1 n / J e ' Bz U )
tfi 'C^li. M&Itl-r-^^SWjil-Ki^ixyt?, Spi tzer i f f rVjUiliffilK] L M f f i i t ^ ' M § „
- 1 2 3 -
JAERI-M 86-175
7.4 実効電荷数Zeff
Z.rrはプラズ70)クリーンな程度を示すバラメータであり，閉じ込め/I!iIHJr.とともに.フテ
ズマの性能を示す。
乙の節では，実験データの一周電JL 卜ムソン散，ÇL予 í~ られた'，l!.(il，，¥ f立をJll，、て，W(O
析的に求められた Zerrについて述べる o 解析をr.nm化するため，ここでは Zr rr (j'く~ll lJ的 l乙ー
様であると仮定する。
抵抗率亨として，捕捉宙子の補正を含む新古典論の亨 NCをmいるか，この補正を合まない
Spitzerの祇抗率ポPをJlH、るかで Zcrrの，I'.lilliは変わる。
、，Je
z
，，、-
T
-
e
一T
e-2
m一e
-
e
一n
一一η，
( 7. 4. 1 )
ここで0.457
f (Zerr) = Zcff (一一一一一一一+0.29) 一ー ーー1.077+Zcff
( 7. 4. 2 )
h は捕捉電-[-1ζよる術IEを示し， fT = 1.0はSpitzer の点式をIH ，、る乙とを.~I，*する o
第 7.4一 1図にずじとがPの比の常間分布を示す。プラズ7rl'心部校び端ではその比は lであ
るが，内部ではファクター-2程度大きし、。プラズマパラメータとして， E I 100の t= 5 sec
の測定航を用いた。
解析的lζZcf!を推定するのに 2つの異なった方法をIjJ，、た。一つは.Hl場がー綴であると似
定し中心での安全係数 Qo が 1となるように Z.fl を決める o もう一つは， Qo ，土び内i~ií イン
ダクタンス tiより電流分布を推定し resjstiveなi屯11:V R より Z.を評価する方拡である。
(1) Qo より 3とめるプfJt.よ
今回の実験では鋸尚状振動が多くの)jj('，"uではられた。このことから小心での安全係数Qoは
1.0である。したがって中心での屯流裕度li，
2 B z
Jo 五R"Qo( 7. 4. 3 )
として求まる。定72'状態においては，中心まで，a場が-1'分i.，:透していると思わ九小心でのI包
爆E。は次のようになる。
Ve Eo 早 Jz 一一一一
2 II Ro ( 7. 4. 4 )
( 7. 4. 1) - (7. 4. 4 )式より.
f (Z. ff) = 9.7 0 xl(J4
:l，/l!
qo 1'. (eV)・Ve(v)1 nA.' Bz (1')
( 7. 4. 5 )
rl'l心では，1I¥i拠能千11:よる布Iid~はないので， Sp i tzerと新r1i典論はIH]じ評価li式をりえる。
一123-
JAERI-M 86-175
nmr-?cDve MHAvyt jca . i t =fc^ii-fsgr^ffli>T,if-??L^z,,,toi$tni.4- 21*1 iCtfto COdcfciJ, ! S £ A , £ ' © i I £ Z e , f ( 0 ) li 1 ~ 2 fiSfg-ZTifa* V T W O A ^ * tz . l p # 1 .5MA(t t t6£, Zeff (0»MC# < 4-.5S[5]*i*5o
Z eff(0) li.<P>L-><Dn-fUWz®<&&t?>o tztfill, TeCOigij/ElciO® (20%) fUgO&'U; rt**-ojtJ#£, Zef f (0 )©^f f iK( i i5« (31$) f i g fcffli*U5>£Sire£:c&50 -ifc, iH®
T, tf'fr8|50«#<i&S'J>-r.5o •> i ^ u - •> 3 y l t i ; o T , fgfflitkMWlW$>'?tzti€i(OW.t%0) QfflftfifCi^Tm^tzo (§17.4 - 3 K i ) internal di srupt ion itBif £iSi£-J:©ffiil©g
-fLtt'j^^o cotf/C^-poa^ffl^^fi, Zeff <D-£fflftft, m-fo3m&m%m^&<.mi-ir&tf. i n t e rna l d i s rupt ion It <fc3®;S5MJffli£t(i, <P'bi$(DmtM:£Ttf6££ftt>
(Ci-SZeff (DsfMlt, Z^f &Mj:lcWfl&LX^2>tfiimftSoZ>o txFl" I P = 1.5MA©if£,
q = 1 ©WSB** r s =16cmT*f9, C © ^ # f i ^ : # 0 fe0i.®^>n«0
(2) r e s i s t ivettffiEEJ; « 5 * a 6 S ^ S
—MUtflEV^ £ res is t ivefc t fcEV, , £ indue t ive UMS.V, (DfaX&&0
VR = 4* 2$> y =7 j I r d r / I P ( 7 .4 .6 )
V, = H0 R 0 ~ I i I p ( 7. 4. 7 )
Magnetic f i t t i n g =>- K«fc D # i 6 b t l 6 A= /? p + -g- « , & 0 ' H & f - * - 6 > k * i ^ £ f t 5 / ? P i ^ i ^ a S o t t f f l f f l i ^ & i f c o i , « i®f£kt i^ :#</ j :^o i P = lMA© Dt |V , |<0 .05V-e*f ) , I P = 1.5MAOIfif|Vi|~0.1V^)fJ?*So C Cf-f iSPfrS-fS^t t -5fca6. i nduct ive ftSffi V, li%iMt&= MtfUfttt® f i t t i n g (DMWtt LX, fcCDffiteh
la) j ( r ) = j 0 1 - x * m
(b) j ( r ) = j 0 1 - x 2 + c f x 2 ( 1 - x 2 ) + ^ x « ( l - x 2 )
(c) j ( r )= j 0 1 - x 2 +ofx 2 ( 1 - x ) + /?x 2 ( 1 - x 2 )
f \i\\ng(D'*7 t - 9 i, mXiiof, /?(iqo &tfrtS13 4 y ? '? ? ^ «i «fc 0 ' ^ • S o ?"
4'i-f1&WCDm&, ti =1.0-1.1 TifcD, 'J i ? - $ € • £ ( * , fc-9li>L^C# < «i =1.1-1.2
f I ® t T * « o I p = 1.0MA©Ji££. Ip = 1.5MA©Jf&|Co^T. qo( = 1.0), «, ^OfcWcl i
« £ # # £ » 7 . 4 - 4 l l l t ^ t . , f i t t ingcDgaiJr£L-r(c)^fflP5o C?lfzmifcftWziilX, v^-;vmix%z>ntzm.:jrU&ftt^m\<\ resistive^m^v,, ft, mmzntz-mm
BVt KTrL <?£%>£ i\tzQft%iSi.ibtz0 W.%mK%> V £ LX, %r&-&®MiZm i> tz fe©£
Z e f f N C , S p i t z e r f f l ^ £ f f l P f : £ , ® £ Z e f f s p £ l T , ^fffilTSo 317.4 - 51*1 it ZJ? ©
^ f f i f e# t4=£^ to Ze(flO)fflpsF-illi£|BHi(c, Zeff = 1 ~ 2 T : ' * 5 o ^ ^ ^ i i £ ^ f i , IP 1.5MA
- 1 2 4 -
JAERI-M 86・ 175
実験データのVe &.びトムソン散乱による電子温度をffl¥‘て.lr算した 2.rr(01を第 74 -2(刈
iζ示す。乙の図より，ほとんどの場合ZeU(O)は 1-2将度である守坊、わかるコまた， 1 p が
1.5MA になると，2.ft (0)が大きくなる傾向がある。
この方法による Zerrの評価には，次の点で問題がある o (7. 4. 5 )式よりわかるように，
Z.ff(O)は中心の電チ温度に強く依存する。たとえば Teの測定!CIO~話 (20 0ó) 粍度の&!，"2ー
があった場合， 2 efdO)の評価には1596(3196)程度もの誤去を含むことになる。また.鋸筒
状振動があった場合，中心まで電場が一機であるとする仮定はAしくなL、。鋸歯状振動によっ
て，中心部の電場は減少する。シミュレーションによって，鋸筒状振動があった場合の電場の
空間分布について調べた。(第 7.4-3図)internal di srupt ion直前と直後での電場7)変
化は小さ L、。乙の中心部で'の電場の落ちは 2ef の空間分布，電子のj熱伝導係数!C強く依存
するが internal disruption による電流分布の変化は，中心部の電場を下げることがわ
かるo くわしい解析は現在行なっている。電場の中心部での溶ちを考慮していないため， (5)式
による 2ef fの計算は 2.rrを過大に評価している可能性がある。特に 1p = 1.5MAの場合，
q = 1の有理面が rs= 16cmであり，乙の影響は大きいものと恩われる。
(2) resistiveな電圧より求める方法
一周電圧Veは resistiveな電圧VR と inductiveな電圧V，の和である。
VR =4π2恥 f 甲 j~ rdr/lp ( 7. 4. 6 )
V1=Mot ii Ip ( 7. 4. 7 )
Magnetic fitti昭コードより求められる A=ん+ー;し附実験データから推定され
るβpよりんを求める。放電初期より 3秒もたつと， ejの変化は大きくなb、。 1p = 1 MAの
時Iv【1::玉川 5Vであり. 1 p = 1.5MAの時IV./-O.lV程度である。乙乙では解析を簡単化す
るため inducti切な電圧 V，は無視する。電流分布の fittingの関数として.次の様なも
のを用いる。
la) j(rl=jol-xem
(b) j(r)= io l-x2 +ax2 (1-x2) +sx4 (1-x2)
(c) j(r)= jo 1 -x2 +ax2 (l-x) +sx2 (l-x2)
f i t t i ngのパラメータ e，m又はα.fiはqo及び内部インダクタンスムより決める。ダ
イパータ放電の場合. e j =1.0-1.1であり， リミター放電では， もう少し大きく ej= 1.1-1.2
程度である。 1p = 1.0MAの場合と， Ip=l.5MAの場合について，qo ( = 1.0 )， t，より決めた16
流分布を第7.4-4図に示す。 fi t t i ngの関数としてlclを用いる。乙うした電流分市に対して.
トムソン散乱で得られた電子温度分布を用い reslstlveな電圧V.が. iJllJ定された一周電
圧VeIC等しくなるようIC2 eUを求めた。電気抵抗率甲として，新古典理論を用いたものを
Zerr NC• Spi tzerの表式を用いたものを Ze rr spとして.よ・記する。第 7.4--5 J刈lζZ.rFの
密度依存性を示す。 Zell(O)の評価と同様に Zeff= 1 --2である。大きなjfiいは， 1 p -1.5MA
-124-
JAERI-M 86-175
couple, Zeff(o)> 2 tsmznr^tzofr, znh-i tt£->tzi#x&za ccoiM^ii, liiic &s<tzmic, Zeff(o)®arnica, tpiL>X'<om^<o^t>^^^LT^ti.^tztt>tm^ti?>c r e s i s t i ve MHX K) Ztll ^ikibhUikkC &RS]gl#&5„ S t l i i g ^ i C & ^ T l i , sawtooth ©
f la t ten ing f S M ^ I ^ T , ^Jgli—tllCft o t l ' S i # X . t>ft£<, Ch^(Ol^W-Xlt. h i
v yglSL-Cl#fc»£fit<cfM!g; fitting £f i f«t \ # * ^ f c i T - M ^ M f f l ^ t i ^ O f , tE
ItW-TSo C©T,7(r)#. hAvy|fScgL0Ste'fiKi:< fit-TSJ:-9ic. Z t , , » 5 0 ^ <fc -9 IZLX-tk&tz Zeff ti. (2)©#i£K =fc 5 Zeff £:*:£ Amti^Llta&^fco $ 7.4 - 6 KHeTe? <Di\nw*fFto *mm\7E.mxbt<), ze =iotuzm^*<. m$>&< at ttz0 tp&gn
1 7 . 4 - 7 I K PHA©il5tx- ? J; <0 *46 £ftit ZJft" ( W. 9 f T f l ^ b f t T P S ) £ ©It K'Sr^'to ZeTVii t^-Si , z a i i i # i : / J ^ < , Z e
sf pf«*#<§WLT^£C£#mD;b;<K>o fi*t*<tLT«fft«©liS*ffl^fcZ!!fitt, ljOJ;!3'h*^*l©ftafc**o c* i4 -e®i t» -e!i, inductive «I£V, ZMUltzW, 7.6 gfi-e^-SiiK, V, ( i - ( 0.15~0.1) VX&Z>0
Ltztf-oX resistive SEEte t © # £ W i U Z c f , i L T i i , (15-20 ) &*IK*# < UZ>0
WRW, Sf-S-ftWT&S©^. Spitzer®|g^>qEL^ffl#>i&to3fC(;t, li Scf'iiffliFit teffffi. T e 5M5© J; «3s¥lH4-liJ^^g-e*<9. 4 - [ H ] © « E T - 9 fr b ^ n ^ f e S - W i t L
l^-ffUCLTfc. J E T & O ' T F T R C Z e f f ^ l - S T i S O f c ^ L T . JT-60©if &Zeff
<i£< ©;&«-*? l ~ 2 f & t £ , #^ic^ ' j -y/ j :7°7X-7is 'f i n / i ^ l i , a i ^ n S o
- 1 2 5 -
]AER l-M 86-175
の時Ir.. 2eff(0)と 2と評価されていたのが. Z~ff = 1となった事である。この違いは，既に
述べた僚に. Zeff(O)の計算には.中心での電場の務ちを考Iきしていないためと思われる。
resistive電圧より Zetfを決める方法にも問題がある。放電後半においては sawtoothの
flattening領域を除いて，電場は一線になっていると考えられる。これらの計算ーでは， トム
ソン散乱で得た測定値に関数 fit tingを行ない，求まった電子温度分布を用いているので.屯
場は空間的比一様にはならなし、。電場一様の条件のもとに，抵抗率より電子制度T/Iの分布を
計算する。乙のT/l(r)が. トムソン散乱の測定値によく fi tするように 2eftを決める。乙の
ようにして決めた Zeffは.(2)の方法による Zeffと大きな差は生じなかった。第 7.4-6 sぎlIr.Td甲
の計算例を示すo.印が測定値であり. Zeff = 1.0とした場合が，最も良く fi tした。中心部
でTllが下がっているのは，中心まで電場が一線として計算したためである。述fr.言うと，破
線の様な電子温度分布とすると，中心の電場は25S杉程度下がっている事を意味する。
第 7.4-7図fL.PHAの illlJ定データより求められた Z~l't (第9章で述べられている)との比
較を示す。 Z:rt と比べると • Z~Ff は全体に小さく . Z~f は大きく評価していることが図よりわかる。
抵抗率として新古典の表式を用いた 2~ff は. 1.0より小さい値の放電もある。乙れまでの計算
では inductive電圧V，を無視したが. 7.6節で述べる様iζ. V，はー(0.15 -0.1 ) Vである。
したがって resistive電圧は乙の分だけ増し 2effとしては. (15-20) %程度大きくなる。
抵抗率が.新古典的であるのか. Spitzerの表式が正しいのか決めるには li及び liの正確
な評価 Te分布のより詳細な測定が必要であり.今回の測定データからそれを決める事は難し
L 、。いずれにしても • ]ET及びTFTRの2effが 1-8であるのに対して. ] T -60の場合Zerr
は多くの放電で 1-2程度と，非常にクリーンなプラズ7 が得られた事は，注目される。
一125-
JAERI-M 86-175
Ell 00 t = 5sec
;7.4 - I m >? N c /> s p imnM^(D^iWi)(D^mttti -fyX-7 • /•?? / -? [ iE 1100© t = 5 s ec£ f f lWc 0
A
m
• • A
DIVERTOR 1 MA,39T,3.13m ,0.84m DIVERTOR l.5MA,4.3T,3.13m,0.8'!m 1 TMTTPR IUA I T 5 M m nUm
•
a LIMITER IMA.4T, 3.0m,0B9m
(Hydrogen, March 1986)
• u •
•
• • • • •
•
• 1
• •
• •
1
•
i
• • •
2 3 n e t x l O t 9 r n 3 )
1 8 7 . 4 - 2 1 1 Zeff(0)ffl®^& !Mk#«k
- 1 2 6 -
O 2.0 hhhEN
JAERI-M 86-175
El1 00 t = 5 sec
2.0
もよど
0.5 r/a
第 7.4-1図 7JNC /7JSP (捕捉電子の効果)の空間分布
1.0 。
プラズマ・パラメータはE1100の t= 5 secを用いた。
ミ0
4‘ ・ DlV回TORI MA，3.9T，3.13m，O.84m
• • DIV回TOR1.5MA，4.3T，3.13m，O.8'!m • UMITER I MA，4 T ，2.93m，O.84m 回 UMITERI MA， 4 T， 3.0 m，O.89m
I Hydrl句en，蜘rch19861
• 凪 • • • • • • 国
• " • -. .・• • . • • • .. . . • • •
一
1.0
。 2 3
ne I x IOf9ro3) 4
第 7.4-2図 Zeff(O)の電子密度依存性
-126-
JAERI-M 86-175
20cm
t = 4.0
5 __
E o
£ 4
5 3 ?
~ 4 0 % V ^ 0.986
LU
2
f r, r0
M
£ =?
1.0 r/a
i 7.4 - 3 D £g«t>cgf!i#fc o fcJS&omiifflSK^* (•> a i i^- •> 3 y )
Ip = 1MA
r/a r;a r/a
$ 7 . 4 - 4 H qoSO*li=t^*tofc®Bit^ff fitting ©BllitIC J; o T , IBSSftllmilfcSo
- 1 2 7 -
JAERI-M 86-175
宇一
O〉叫〉
1.0
t=4.0
0.986
民d
n
『
2
d
n
ζ
EU¥〉守山-FH
凶
らら
1.0 20cm o r/。
鋸歯状振動があった場合の電場の空間分布(シュミレーション)
電子の熱拡散係数lζ強く依存する。Zeffの空間分布.中心での電場の落ちは，
第 7.4-3図
Jp =1 MA
ー-1;=1.0
-.-1;，，1.1
・m ・・ Ij=1.2
fit@) tit @ tit@
o .-』【
‘-】
1.0 r/a
qo及び liより求めた電流分布
fi t tingの関数によって，電流分布は異なる。
(c)の関数を用いた電流分布が reasonabJeと思われるo
-127-
o r1Q r/a
第 7.4-4図
。
JAERI-M 86-175
Ip=1.5MA
rla rla rla
3.0
17.4-411 qo&CMi J; »>#&£«»£»# fit ting ffl|3£l$CKJ:oT. mffiftfiimteZo
UfoMWl.Zm^fcWfiiLftftft r easonab le iS^ t lSo
1 • DIVERTOR IMA
A DIVERTOR I.5MA B LIMITER I MA
2.0
1.0 ••••
I 1 2 3 4
n e (x10 1 9irr 3)
-128 -
JAERI-M 86-175
ー-1;=1.0
-.-li"'1.1
・・ 1;=1.2
tit @ 1.0
tit @
lp= 1.5 MA
fit@
0 .-司、
‘-】.-
r/a
qo及び liより求めた電流分布
fittingの関数によって.電涜分布は異なる。
(c)o)関数を用いた電流分布が reasonableと恩われる。
r/a r/a
第 7.4-4図
o
DlV回T叩 IMA
OIVERTOR 1.5MA LIMITER I MA
• 五0
一
.. 回
ロ
• • • ロ白
血ロ・
↑
nu
司，』
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一• • ， 畠A • • -
A .
• -A • • • • • 1.0←
i 4
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・
1
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n
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E
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・
--nH
ilJ内〆同
i o
resisi tive 電圧 VR より求めた Z~~f の電子密度依存性
-128-
第7.4-5図
JAERI-M 86-175
E1100 t = 5sec
r/a
•Epf i h A V vifcgL©ti]5£g-e&?). TJ1 t i Z e f f = 1.0 © 8 # a k & < fi t L/c 0
3 -
2 -
1 -
• DIVERTOR IMA A DIVERTOR I.5MA B LIMITER IMA
NC Zeff
3 0/
- / 2
" V M n D
- A: K 1 1 1
1
/ 1 i 1
_PHA Zeff
_PHA zeff
MS7.4 - 7 [21 7.4fii5-C'*J6fcZeff £ P H A r ' - ? =fc ^ M i U c ZW ifflf tK
- 1 2 9 -
JAERI-M 86・ 175
E1100 t = 5sec
2
Zeff=1.0
〉笠)んす
O r/a 1.0
第 7.4-6図抵抗率可 NCより求めた電子温度分布
・印はトムソン散乱の測定値であり. Te1は 2.ff= 1.0の時最も良く fitした。
• o.町田T冊 IMA4 DJV町T侃1.5刷
固 LIMITERI MA
zJ; z;5 A
3
2
。 2
』 z;r3 。 2
附日開
守
ι
3 4
第 7.4-7図 7.4 節で求めた Zef!と PHA データより評価した z~rt との比較
-129-
JAERI-M 86-175
7.5 Te 10) aitmm
7.2ffilc#i,->X7F;lt:J:-?tC, OHT^Xv-Zf-JT-tJOcDTefi, * < t ^ l -2 .4 keVT&D, TFTR ( l - 3 . 5 k e V ) , J E T ( 1 . 5 - 6 k e V ) ( C i t ^ r g ^ f t i ^ o T ( , > S o c n t i , JT-60*5 ' fl&CDSHKJt^T, Zeff ^ t t O f g ^ (Zeff = 1 - 2 ) £ £ ( £ £ § (TFTR f i ; i (Zeff = 1 - 5 ) , J E T C2) (Z e f f = 2 - 8 ) ) „
CCT' i i , T F T R f f l f - ^ t J t K t - S f c f e l C . PLT-TFTRT'Sa$flf;Te(o)«j;fc«SJI|ij[l3 ttt&*?f?0 PLT-TFTRT7fflJ£WJte,
0.8 0.7 0.5 -0.2 -0.2 Te(0)=a2 BT(T) a p b ) Zeff RP(m) I P(A) C keV ] (7 .5 .1 )
£Wb%ft2>a Zeff £ LTMS&fCjaWfcqlo) = 1.0 ;!>>£#!6;fc Zeff (0) £ffl<<\ OHIDf f l f - '
^ 7 . 5 - 1 0 TFTR T e(0) scaling £ J T - 6 0 O H ( I ) T - * £©J£K
[1 R.J.Hawry1uk , in US—Japan Workshop on Tokamak Physics (Nagoya , 1986) Jan. 27-30
[2) R. J. Bickerton et a l . . Plasma Physics and Control led Fusion 28 (1986) 1A, 53
- 1 3 0 -
JAERI-M 86-175
PLT-TFTRで整理された Te(o)の比例則【lJ
Te lO)の比例則
7.2節において示したように， OHプラズ7でJT-oOのTeは，中心で 1-2.4keVであり， TFTR
( 1 -3.5 k e V)， J E T ( 1.5 -6 k e V)に比べて低い値となっている。 ζれは， J T-6Dが
他の装置に比べて Ze(fがかなり低い (Zerr=1-2)ζとによる (TFTR(1) (Zeff = 1
-5)， JET (2) (Zeff=2-8)) 0
ζζでは， TFTRのデータと比較するために，
と比較を行う o PLT-TFTRでの比例則は，
7.5
-0.2
r p (A)
-0.2
Rp(同
0.5
Zerc
0.7
ap b!)
0.8
Te(O) =12 BT(T) (7.5目 1)
と表わされる。 Zeffとして前節lζ述べた q(o)=l.Oから求めた Zerr(0)を用い. OH(I)のデー
タと比較したものを第 7.5-1図に示す。図からわかるように.係数を除いてよく一致する。
( keV)
0.6 0.7 0.5 ・0.2 -0.2 8T (T) ap(ml Zerr(OI Rj>(ml Ip(A)
2.0
1.0
〉OSO由・F
0.3
Te(O) scalingとJT-60 OH(I)データとの比較
0.2 0.1
TFTR
0.0
第 7.5-1図
R.J.Hawryluk， in USーJapanWorkshop on Tokamak Physics
(Nagoya， 1986) Jan. 27-30
R. J. B i cke T ton e t a 1. ， P 1 a s m a P h y s i c s a n d C 0 n t T 0 1 1 e d F u s i 0 n
28 Cl986)lA， 53
ー130-
、，，dl
rEE
‘
(2)
JAERI-M 86-175
7.6 wm&i6<bm%.
frbli ( r)^^J6fc 0 XsfrWllfib. £©<fc •? (C LTffffiLfcfflyiit^^ii resist ivityfflffi^ (neo-class ical , spi tzer) , Te ftfiMfeOfaM, fi'>2l7^,f ^ ^ 0 t t ^ , Z e t ,
£#>£FBI =>- KT*fefcj9 p + -f ^ t . ^ p « - ^ L ? l ^ t : « i £$J6£#$£>3f;i t>ft£ t > '£fc, Full Equilibrium Identification code ^-fflfT «i £fW3~-5t£fet?#.5o C CT?(i, C
t-fmiic. FBI = - h-ejSZibtzflt,+ ^ fr&mt&tbMVr (Scoop )T'*J6/c/? p £ 3 1 ^ T*J6fc«i K - 3 l ' T ^ 5 o ^ 7 . 6 - l H ( i I p = 1 MAtSrBK#fL-r/?p , t h /? p + y £ n e C g S ^ i L T ^ - T o I P =1MA©J§&, n , i i feiC/5p + | ' ( i ± # t ?./!>s'. « i ( i - ^ f e L (.ItivffolcM'p&HiltC&Zo l M A S i © i ^ q c , i - » ' 4 4 f * i 3 , q = l © ® f f l ¥ S i i , sawtoothS^^S^b^X-Trs^ lOcm-efe^o cl ft £> £ consis t en t I C l S M ^ S J&fcMTfc&fc^o | 7 . 6 - 2HIC, E l 0 5 5, t = 7s©i§£f<: > |fi i; & J& ft? #f >&» t> *J6fc s t o r e d energy ^ A * i U F E I code t r S s f t ^ ^ * #> fc J#&£ *"T 0 e f t £*»&*>#>.&«!;-5 it, I S M t L T f i t i = 1.0 6£iiJE-f-SfcJ&iz: *'frgf$# ©Speaking L f c i i M i < f - o T ^ 3 . - # , H ^ ^ A W m , 7. SW^^-sfc J;?iCTe 55-^^ t> neoclassical resis t ivi ty £ffli^T J z ^^i^.l6X^60 £ © £ #;£3; 3 4,-© a i q = l l f f l f l r s $, I P = 1 M A , *M ^-*ffll§&lcaS7. 6 - 3 W\K^to H * ® T ^ t f - ? l i 7 . 6 - l i ! ! ^ * i 6 f c « i £&<.> — §fc£^case-Z?*.&o fflBcDttZ 1.5MA K^LTf f f to fc fc iO i i r . 6 -4H(C7St- 0 1.5 MA ©*§£&, « f ©3£4>ffi|S]tf* 1.0MA ©if .
7.&-5mfc7F.to 1.5MA©J§£, -0.1 5-0.10 VIC fc£ 9, e©ft*ftf 7 > ? - >aE©ffi tt##i'i|*-f £££(<:&£<, fcfc'U hAyyiScftzli]5££2 sec S K f f ' ^ t l ^ f c f e , S c o o p l£«fcS/9p ltW!±2 sec3§ieL*»tB*f\ | o T « i ©Urj6(i2 sec&teL;Wi£ftfci\ , ^ 7. 6 - 5 H f i , 2 secFB^©^tSl^^tftJ;0 e i^^ toTfc lJ , & U 2 s e c O t ¥ K T , 7"7X v^-f l i t^ ipSJ^.^(ci iLTi ' t i« '«i^O.0ia»3, fcfjfo-f3 7 y ? - y f E f e & £ ^ £ ' & < t e 5 . , S lfflKii. cfci9IItPB
!15-^tl©*5^p U i ) fflilg^^H-e&So -# lMA0J#&i , ^=.0.0 •?*»?, B f t £ 5 ^ i m ^ £ ' ^ m ^ K : ® L T ^ £ £ # ; L T J ; ^ o
± $ L f c «i £ J i ^ 5 fc#© 2 o©;£ffi#Jt$W.g<.'—&£*•#-«&©, K l i j i t o ^ ^ f ^ t . ^ t o / c a a t ^ ^ ^ B t 6-6HI(i7S-ro e:©0J!>>&*>;&>3«fc-pit:, StftftfticPedestal#«fci; T ^ S ^ I C i s ^ © * ! # f — S L T t ' S , FBI code frb&ibtz 0P + j &W&ffi ±0.024 (if 3MB£t) L/6^^C2] ctfrZ>. 7. 6 - I i K > , 7 .6-40(c^-#-<,0^HiLT<i ,O.O5SJg -££•5 £ £ & # * • # - £ £ , 7. 6 - 6H! t75$ f t / - c J : 9^1 :Mt^5^ ) fM$f tTP§£#x .3©^ ' ^SWt l l sb f tSo CD it $ r , # «*, -iirffl fi!, nn^s#, « s, ^sm©, -irits.il-:, ra ##, JAERI-M 86 C2) # fllsfc.it iH-, 'm&m%. •=.&$£, JAERI-memo 61-001
-131-
JAERI-M 86-175
7.6 電流分布の推定
7.3節におけるエネルギー閉じ込め解析では，プラズマが定常状態にあるとして Teの分布
から Jz (r)を求めた。しかしながら，乙のようにして評価した電流分布は resistivityの仮定
Cneo-classical. spitzer). Te分布測定の精度，最小2乗フィッティングの仕方， Z eff
分布によって微妙に変化する。一方. 7.3節で求めたプラズマ蓄積エネルギーの誤差は少ない乙
ι とからFBIコードで求めたβp+tからβpを差し引し、て ej を求める方法も考えられる。また，(1)
Full Equilibrium Identification codeを用いて tjを評価することもできる。 乙乙では， 乙
れらの値を比較し tj及び電流分布をどの程度の精度で求められるかを議論する。
まず第 1，乙 FBIコードで求め叫+会から閉じ込め解析 CScoop)で求め叫幻|い
て求めた ej について述べる。第7.6一1図は 1p = 1 MA放電11:対してβp• ~ i Iβp+ttを
I I ..l 1_ 11 • ~i '...l. L E3 -I-? J._，" ~ 百eの関数として示す。 Ip=lMAの場合 neとともに sp+Iは上昇するが ejは一定もし
くはわずかに減少傾向にある。 lMA放電の場合qcyl・=4.4であり q の面の半径は，
sawtooth反転半径から考えて rsヱlOcmである。乙れらと consistent IL電流分布を決
めねばならない。第 7.6 -2図11:. E 1 0 5 5. t = 7 5の場合11:.閉じ込め解析から
求めた stored energy を入力として FEI code で電流分布を求めた場合を
示す。乙れらからわかるように， 電流分布としてはej=1.06を満足するために中心部分
のみpeakingした電流分布となっているo 一方，閉じ込め解析では， 7.3節で述べたようにTe
分布から neoclassi cal resi 5t ivi tyを用いて Jz分布を求めている。乙のとき求まるムの
変化と q= 1面の半径 rsを. 1 p = 1 MA. ダイパータの場合11:第7.6-3図11:示す。図中⑨
で示すデータは 7.6ー1図から求めた ejと良い一致を示すcaseである。同様の乙とを1.5MA
Jζ対して行なったものを第 7.6-4図lζ示す。1.5MAの場合は eiの減少傾向が1.0MAの場
合!こ比較して大きい乙とが分かる。そ乙で， 乙のei の時間変化lζ相当するワンターン電圧を第
7.6-5図11:示す。1.5MAの場合. -0.1 5 -0.1 0 V にもなり，乙の分だけワンターン電圧の抵
抗分が増大する乙とになる。ただし， トムソン散乱測定を 2sec毎に行なっているため.Scoop
による sp計算は 25 ec毎11:しか出来すL従って ej の数値は 2sec毎にしか得られない。 第
7.6 -5図は 2sec聞の平均変化量より ejを求めており， もし 2secの後半11:て， プラズ
マ電流が平衡状態に達していればei "'" 0.0となり，対応するワンターン電圧もほとんどなくなるo
詳細には，より時間分解能のある sp(ej)測定が必要である o 一方 1MAの場合は. ~í :o= O.D
であり，電流分布はほとんど平衡状態11:達していると考えてよい。
上述した ejを推定するための 2つの方法が比較的良い一致を示す場合の，閉じ込め解析から
求めた電流分布を第 7.6-6図lζ示す。乙の図からわかるように，電流分布IζPede5taJが生じ
ている場合Iζ両者のしが一致している。 FB1 codeから求め叫+与は誤差が士O削標
準偏差)しかない(2)乙とから. 7.6ー1図や. 7.6-4図11:示すelの誤差としては.0.05程度
である乙とを考慮すると， 7.6 -6図11:示されたような電流分布が形成されていると考えるのが
合理的と思われる。
(1) 辻俊二，林和夫， lE凶英俊，納金延幸，菊池満， ~i 'llr隆治，二宮博 1 1:. I民i符吾.J AERI -M 86-αl6
(2) 林和夫，辻俊二，納金延幸，二宮博正， JAERI-memo 61-001
一131-
CO
I
0.8 -
Q7
0.6
£ 0.5
5|<u 0.4 ^
a. CO. 0.3
0.2
0.1
0.0
DIVERTOR UWTER
M • D
M A A
fi • O
IMA, 3.9-4.1T
1.0 2.0
n e (x l0 1 9 m' 3 ) 3.0 4.0
> w
17 .6 - 1 H \MAtfl.miztslii2>l3r+1j , fiP, l i®^K<S#tt
1.6
1.4
~ B ロ0.8
0.7
1.2 士ト、~-ー-ーもa... ~
士p"'"=- .' =:一一一~-金
&
0.6
暗ーー『畠
』〉問問問、宮∞由'回、吋叩
1.0
0.8ず
。51-凋『
zd
nunu
-4叩+せ
a. CQ.
lM凶Ml 0.6
0.4
， MA， 3.9・4.1T
0.2
0.2 。
0.1
4.0 3.0 2.0
ne (X I019rn3)
1.0 0.0
liの密度依存性sp， 1 MA放電における βp十日.第 7.6-1図
JAERI-M 86-175
E00105S T = 7.000 I SEC)
NE= 0.000 • £15 1/Ctl»2 Bits 0.086 n . OZr -0.002 It BELT: 0.049 n . N-INOEX: 0.688 E I P l i 0.072 I . E IN l l -0.076 T EIP3i 0.0 T . ElN2t 0.0 T
»•• I . I !.« >•• 1.1 9-1 l.t 1.4 S.I I . I 4.0 4.J 4.4 4.1 4.1 I . I
BTx 4.024 T .IPs 1.014 MR IF: -34.45 KB . IV: 13.67 KR . Ill: 42-61 KA . IOs 10.62 Kfl . IHs -0.96 KB KIN: 2.290 H . ROUT: 4.119 (1 . RPs 3.145 H . HP: 0.637 (t DEL5Z: 0.046 H . 0EL30s 0.020 N . OELTs 0.041 H . XPs -0.023 H 05UR: 5.194 . OEFFs 4.672 . ELL: 0.960 . TROs 0.016
BETfl-Ts 0.099 . BETR-Fs 0.263 . Lis 1.0S7 . BPLIs 0.791 . TTPRs 0.2S8 RRXIS: 3.210 . SRXI5s -0.S5B . PRXISs Z.665E-02 . CURRXSs 1.901E*00 . OflXIS: 1-000 NtRPls 0.862 . NIRXI1: 0.8B1. LPs 7.845E-06 . BETPKIs 0.249 . 5LIKI: 1.0E4 HPFs 1.390E-04 . HPVs -5.833E-05 . HPItLs -S.404E-06 . MPBs 4.143E-06 VOLUHx 43.505 . BPLNRVx 2.381E-01 . SICHRs 8.937E-05
2.0
0 . 0 ' • • - • • • • - ' • ' 0 . 0 [ . . I I , . . , I . , . , K , , . 1 0 . 0 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.S 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
-S-OIRECTION IHI R-OIRECTIOH ( « l R-OIRECTION CM
2.0 j 1.0 ^ y / .
X • 0.0 •
i - I .O •
-2.0 • •
-S.O
M O . O .
2.6 3.0 3*6 4.0' R-OIRECTION (Ml
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 R-OIRECTION (HI
2.6 3.0 3.5 4.0 I-01RECTI0N (HI
2 S 7 . 6 - 2 H FEI n - Kfc.fcSmi&fcft+lT
mMftttii. 1 - ^ m ) n i < g ^ L T l ^ f c s 6 , ty>l-m$T£ peaking t 3°
-133-
1.1 E目白1055 T = 7.000 18ECI
jAERI-M 86-175
1.・a.. a.. a.・a.， D.D
-0.1
-・.4
-・..-・.・-1.. -1.1
1.・1.・1.1 1.. J.・1.'，.・ 1.雷 1.・1.・・-・・.・ 4・2・.・・.・・.・・-・
HE= 0.000・f15 11&/1・・2011= 0.088 /1. Ol=・O.目白2目
OfιT= o.on /1 . H-IHOEX= 0.688 flPl' 0.0~2 T. EINI.・0.0・16T EIP3. 0.0 T. EIH2' 目.0
IITz 4.024 T .I~.. 1・OU/lR
11''1 ・34・45匹目 . lV= 13.57 KR • 1"= 42・111K自 . 10.. 10.82 K帽 . IH= ・0.911IIR
'"Hz 2.290四.R目UT= 4・119円.RI'= 3・145岡.RI'= 0.1137 凹
DEL52= 0.048 /1 . DEL30= 0.020円.目EL7=目.041/1 . XI':・0.023/1 OSUIt: 5・194 • QEFf: 4.&72. ELL= 由・960 • TRO= 0.018
IIETR-T= O.目99 • 8ET自・P= 0.263 • ι1: 1.057. IIPι1= 0.791. rrl'II= 0.2511 RRXIS= 3.210. SAXIS:・0.5511 • P自XIS= 2.665E-02. CURAX5: 1.90JEφ00 • 自由X15= 1.0目白
NIRI'I= .0.8&2 • NIAXII= 0.8111.ι1'= 7.845E-08. 8ETI'KI= 0.2・9 • &LlKJz 1.064
凹Ph 1.380E・04.目PV=・5.833E-05 • IIP円ι2・5.404E-06 • IIPQ= 4.143E-06 VOLUHz 43.&05 • BPLNRVz 2.3B1E・目1• 510/1闘志 8.937E-05
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R-OlllfCTJOH '"' II-OI11ECTlO" 1目.・目IRfCTlON'"1 、
-1.
¥.0
-2.01
第 7.6-2図 FEIコードによる電流分布
閉じ込め解析により求めた諸積エネルギーを用いて，電流分干¥iを求めた。但し，
電流分布を(1 _y;.m)"と仮定しているため.中心領域で peakingする。
-2. 向
き-，・同
~-4・
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RI-M
86-175
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-134-
0.3 1.5
EI058
1.0 MA
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0.2 1.0
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∞alH4m
E ." ~
0.1
，Illl〈liI-、
•• ，
••
0.5
聖司
l-ω酔
l
4.0
ne (xlOl9m・'3)Ez -const. として Jz = oEz
( 0 : Neo-C!assica! Conductivity)を用いて求めた Jz分布から出した
内部インダクタンス( I i )と q= 1函半径(r 5 )。
ーは第 7.6一l岡の liとほぼ一致する。
3.0 2.0 1.0
第 7.6-3図
。
0.8 h
07
0.6
0.5
04
0.3
0.2
0.1
0.0
V* M
DIVERTOR, I.5MA.4.3T
V^FBU-lSp h i j (NC.T )
1.0 2.0 n e(xl0 , 9nrf 3)
3.0 4.0
H7.6-41) 5?ffiffl li i F B I 3 - F©/9P + ^ t > / ' P £3|^T:*tf>rt: li * ^ ^ — S c ^ ^ - t
1.6
1.4
1.2
f3p+守
.tl
0.8
07
。61.0
。8~ 』〉伺
mH'g∞由t
コ凹
0.6
DIVERTOR t 1. 5 MA， 4.3T
f3p +争 (FBI>f3p ...毛ト(FBI)-sp
f3p
.tj (NC.守
0.5 a.. CQ.
，ムザ+せ
04
• A.
0.3 l-ωml •
0.4
0.2 ~診~
f3p
d.
0.2
0.1
0.0 4.0 2.0
ne (XIO'91Ti・3)1.5 MA放電における PP+y.PP. liの密度依存性 ⑥はTe から求め川z
分布の liと町コードのん+2からんを引いて求めた liが良い一致を示す
場合
3.0 1.0
第 7.6-4図
0.1
0.0 'INDUCTIVE
M -0.1
-0.2
-0.3
• ; 1 MA Divertor x ; 1.5 MA Divertor
El loo (4S)
E1055r
(6S)
E1098 El 101 W3J (4S)
J. J. -0.03 -0.02 -0.01
i i / 2 C 1 /sec 3
> w w I
S 00
0.0 0.01
35 7 . 6 - 5 H FBI a - KO/? P + ^ frb f>r * ? | ^ T * J 6 fcftfc li ©BfRflSftfr <b%ti>tz Inductive Loop Voltage
』〉伺何回自玄∞品目s-4m
.;1 MA Divertor x ; 1. 5 MA Divertor
0.1
0.0 VIN鵬 π泥
[Vl
-0.2
-0.1
l-u∞l
-0.3 -0.03 0.01 0.0 -0.01
[ I/sec ] 1.， /2
-0.02
FBIコード・のん+5からんを引いて求められた liの時間変化から求めた
Loop Vol tage lnduc tive
第 7.6-5図
JAE
RI-M
86-175
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-137-
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前
告乳・
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mH1g∞由'M4m
0.75
EIIOO，5sec，1.5MA
0.50
0.50 0.25
0.25
@.@
。.75
0.75
EI055，7sec，1
0.!5O
0.50 0.25
0.25 :仁3
1-mw叶l
0.75
q分布。 FBIコードで求Neo一Classical Conductivityから求めた Jz ，
めたん+?と一致するもののみを示す。
第 7.6-6図
JAERI-M 86-175
7.7 S a w t o o t h JHfiCOJUffl
^ m f f l H ^ t r j i . pin diode fflfti^j(CsawtoothJ6®*iiia!l^nT^So -!:W 1 PJ^-35 7. 7 -1 I I O T f o (Shot Na 1096, 1.0MA, ? ' ^ - ? -1&M) sawtoothflSKl^'i-l-f 3HHl|!i,
y 7 X 7 l g IMA © ? " ^ < - ? - « ? € ( $ # ? ? £ # / 2 . 7 sec (7? X-?miM(0 f\al topfi|iSJ£
&1.8 s e c ) , 1 . 5 M A 0 y ^ - ? - J & m T J f t W $ & ' ( £ # j 3 . O s e c ( f l a t top #UiJf£frl.7Sec),
1MA©|J J 9 -Wtm^ffiMfflfetiklfoZOsec ( f l a t top m'&tik 11 sec) tfrZa ttz sawtooth i S l / ® l l ^ ( i , 1 MA©yM'-> ' -?- j fe l i&CM 5 ?-JftHT25~30msec, LSMAffl^-f '" '-? -$C«-£30~50msec T & S o ticma'&^-Ctfx&AZ&ikUzlkittt, CfflllSBli^j 1.5 fS(c
fc 5 o ( # K 1 MA © *TA '<- 9 -fiJcSTglW) SawtoothIg iSo^aaf i , r ^ x ' - r ^ C ^ S ^ f f l l i i i i i ^ ^ ^ l l S ^ * ^ ^ , *Si3-t?i!i^5J:o
(c sawtooth m>(o^^m&rJi(o^m^mM.mmL < ftiert-siciim^jas^of-^^to <©-e. CCeiisawtoothJgfj©/l»U t „ w K : * t f 3 M c Guire ©scal ing WltOiikt&frUo CtK
3/7 2 /7 2/7 J t s a w = 3 rR rA r h ( 7. 7. 1 )
r A = Rj/io i ° / B z
3 r h = j n e T e / ;? j2z
- £ & £ „ t C T r s t£q = 1 © W H i B W ^ t l T & D , 1 M A f f l ^ ' ^ - ^ - f t t & t f ' J ; ? - j &
aifl^lOcm, l.5tAA<DV4 '<-9-Msmt'ffai6cmT'Jo2>o £fc 7 fi7°7 Xvffifit, R (± 7° 7
7° 7 X^<P>blZi3V &&tn. vlO)liaT<D & 0 it^Z-Zo ql0)= 1 i t ) r 7 X 7 W ! ? ©
jz(0>=2 B z / > o R
7(0) = Ez(0)/ j Z(0) = AoR E 2 | 0 ) / 2 B z
t&t>isn?>o /5X7is-eoii |E !(a]ii, IEI^IIV* S A ^ T
Ez(a)= V«/2 *R
Ez(0) /E z (a)= f
(13 K.MoGnire ,D.C . Robinson, Nucl .Fusion 19(1979)505
- 1 3 8 -
]AERI-M 86・175
1. 7 Sawtooth振動の周期
今回の実験では， pin diodeの出力IC:sawtooth娠動が観測されている。その 1(9IJを第 7.7-
1図11:示す。 (ShotNn 1096， 1.0MA. ダイパーター放電) sawtooth振動が発生する時五'Jは，
プラズ 7 電流 lMAのグイパーター放電開始後約 2.7 sec (プラズ7 電流の r1 a t top到達後
約1.8sec)， 1. 5MAのダイパーター放電で放電開始後約 3.0sec (flat top到達後約I.7sec).
lMAのリミター放電で放電開始後約 2.0sec(flat top到達後I.lsec)である。また sawtooth
振動の周期は， 1 MAのダイパーヲー放電及びリミター放電で25-30msec.1.5MAのダイパータ
ー放電で30-50msecである。校選の後半でガス注入を停止した後には， この周期は約1.5I去に
なる。(特に 1MAのダイパーター放電で顕著)
Sawtooth振動の周期は，プラズ7 中心領域の輸送と密接な関係があるが，次節で述べるよう
にsa叫 ooth振動の発生時刻及びその周期を数値的11:詳しく島附するには電刊躍等のデータが少なb町で，(1)
乙乙では sawtooth振動の周期Lltsaw 11:対するMcGuire のscaling則との対比を行なうことに
する。乙れは円柱プラズ7 について求められたものであり，表皮時間" ，アルベン時間， A，加
熱時間， hを用いて，以下のように表わす乙とができる。
但し
ろ骨折%JtsaW=3"'A 'h
'R 的 fS2/守
'A &何日/Bz
Th=?neTe /司 j5
( 7. 7. 1 )
である。乙乙で r5 はq= 1の有理面の半径であり. 1 MAのダイパーター放電及びリミター放
電で約10crn， 1. 5 MAのダイパーター放電で約16cmである。また守はプラズ?抵抗 Rはプラ
ズ7 主半径， ρは質量密度 Bzはトロイダル磁場 neは電チ密度， Teは電子組度.lzはトロ
イダル電流を各々表わす。
プラズマ中心における抵抗甲(0)は以下のように与える。 q(O)=1よりプラズマ中心での
電流は
j z (0) = 2 Bz /，μoR
であるので，プラズマ中心での電場E.!(O)を用いると，
万(0)= EzO)/ j z(O) =μoR Ez(O)/ 2 Bz
と表わされる。プラズ7 表面での電場Ez(a)は，周囲電圧Veを用いて
Ezla)= Ve / 2 7f R
である。乙乙で
E z (0)/ E z (a)= f
(1] K.McGuire ，D.C.Robinson. Nucl.Fusion 盟(1979)505
-138-
JAERI-M 86-175
i & < £
ttiha sawtoothfiifi/J^'l- LX^Wm f oMl£iiLfrXts.^1)<, ftufiwJI^yfftw^fc =fc££, 3?*<neocJassi ca i tztM'jii Lfc*UftlCI£ f = 0.6-0.8 cyfii ' i^fi^lTt. >5» 35 7. 7 - 2[Xl!i f fflW-S- 1.0AtO'0.6 £ IXA ( 7. 7. ! ) "P^S -5 sawtoo thftifj£OV/|JW^gStlil, » J S tlfc sawtoothffiiiflW^JW^iSaftltltt£ ofcfcWtT&So f = 0.6 OiigftfctitfW. £'JSSfcfiiWfc
- 1 3 9 -
JAERI-M 86-175
とおくと
市(0)=μoVef/4;rlh
となる o sawloolh振動が党'1:_しているH与の fの舶は定かでないが欠節o)"W .E';iLi m 0)*8 ~共によると‘ 可が neoclassi cal t二とiJiJlごした場'iIこは f= 0.6 ~0.8 のI'iが件られている。 :;í 7. 7
-2[文lはfの似を1.0&ぴ0.6として式(7. 7. 1 )で求まる sawtooth振動のJ.'iJlVJを防車111. 観測さ
れた sawtooth振動の周期を縦割IJにとったものである。 f= 0.60)場介lとは，n-'f，1:1i1'lと実験的がお
おむね一致する傾向にあるが，ぶしく解析するにはより多くのデータ一点
-139一
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7.00
SHOT NUMBER 1096
PIN 04 13 PIN 04 1" PJN 04 1S PIN 04 16
』〉問問目、富∞由
eH吋
印
l-hpol
6.∞
ダイパータ放電)sawtooth振動の l例 (EI096.l.OMA. 第 7.7-1図
JAERI-M 86-175
a. X
M O f=0.6 DIVERTOR 1 MA.4.0T • ° DIVERTOR 1.5MA.44T • o LI MITER I MA.4.0T * *
40 — E1100(5j0sec)«
EI096(3.0see) • 0 >
• /
30 ~~ EI096l5.0sec) • O / _Eto92(70sec! _ /
EI103(5.0sec) A / A Et103(3.0see)A / A
20
10
/ i 1 . 1 , 1 • 1
10 20
7T-3/7_2/7_2/7
30 40
(msec)
m^.^ -2M sawtooth $5tt©Ji$©Jt«J£!IJ&ii©Jt&
- 1 4 1 -
]AERI-M 86-175
f= 1.0 f=0.6
DIVERTOR t MA ，4.0 T ・。DIVERTOR 1.5MA， 4.4 T ・ロLI MITER J MA， 4.0 T 企 A
(m持c)
40 EtlOOI日開・ ロ
10
EI09613.0鑓cl. 。
30 EI09615.0secl・。-EIω217.0secl
Ef09617.0sec)・ 0 ....
E110315.0sec I企
E110313.0sec I企。』O匂
20 aHω
。 10 20
3埼FT117T;I7
30 40
( msec)
第 7.7-2図 sawtooth振動の周期の比例則と実験値の比較
-]41-
JAERI-M 86-175
7.8 #m%mm
£C±?-(DmVH$, -fyX-v^W-m^M^&it^-o^Ma^T^smp shot mtt±£fitz0
S l f r b t ^ S i ^ K , y^XfMftiftfiltMbtMltLTtst), ffl^mRtD inductive $.
® i n d u e t i v e f i i c ^ ) £ # & o a t " s&fJi&^So
C C t ' l i t K , E l 100 (1.5MA, n^-V-tibM) £S?0±<f, b ii v 9 - & x $ l i i 3 -K • :M 7*7 ' J - • ^ X f A O H I I i l ^ - K ^ f f l ^ T ^ ^ ^ M J f ^ f T ^ T o
S i f c T ^ & f t - O ^ f - ? - £ , ^ls ia-EV«, D#gljt = 1.0, 3.0, 5.0 sec ^ *> tf-5 V f - S t M T e l r ) (£F B 15&) ftCW^ffiSMSnefr) ( ^ 3 , 6 ) , 0#£lJ t = 3.2 sec-cW 7 ° 7 X - - r * £>T q < 1 t ? * 5 o T e ( r ) &0 'n e ( r ) i i , ( 1 - ( f ) 2 ) m i ^ •p^T'KIIS: f i 11 ing £ f f t t t \
a m©ffi£;£26fco Cftt>(iJJlT©Jl?)T?&5c,
t = 1.0 sec
T,(r)~ ( 1 - ( f)2)i-36 T e(0) = 2.4 5 KeV
n e ( r ) - ( 1 - ( f )2)"-i9 n e(0) = 8 . 4 x l O i 8
m - 3
t = 3.0sec
T,(r)=c ( 1 - ( f ) 2 ) 1 - 3 7 3 T e (0 )= 1.8 6 KeV
ne!r)« ( 1 - ( f V ) " - 2 2 S n e !0 )= 2.2 3xl0 1 9 nf 3
t = 5.0 sec
T e ( r )« ( 1 - (f)2)0.973 Te(0) = 1.5 6 KeV a
n e i r ) « ( 1 - ( f ) 2 ) 0 - 2 1 nel0) = 3.4 9 x l 0 1 9 m - 3
a
^LfcHtSOfflFtSli, f - * £ l inearf f lF B 1LT#x.«o I tSW&fi . D#SlJt =1.6sec(C*3^TSlffl7-7X-7ffl i)( t^€^iS^U 3H£MT e(r) , n , ( r l ,
V « £ & i l C , T,(r) & y ' j z ( r ) ^ » < o r 7 X ' - 7 c f * - e q < l i ^ ^ f c i f ^ i t i i , sawtoothji l&CDft»£Ttt<<\ -feOl^-TTZ-fy X-?ty<&i%-C0) i z ftti&tfqftlriZ^mttZo 7 7 x'-7f£tit'7 fi. S p i t z e r r e s i s t i vi ty b L < (i. neoc l a s s i ca l res is t i v i ty AH' l#' fl *>*<S^-tSo ffiffl/7X-?SlMli, H#&J t = 1.0&t>'3.0sec fC& t i"t magnetic fitting (<:J;i95J<J6t,tlfc«i © f t ^ T t i c L T , «i = 1.08#>oq(0)^ 1 o k © ^ * . ^ ^ feZe t r ®
-142-
JAERI-M 86・175
7. B 非定常解析
ここまでの解析は，プラズ7 が平衡状態にあるという仮定の下で snapshot的になされた。
(以下では乙れを定常解析と呼ぶ。)しかし，放電の途中から sawtooth振動が現われる実験
結呆からも分かるように.プラス:-'"電流分布は刻々と変化しており，周囲電圧の inductive成
分などは，定常解析で得られた値と食い違っている恐れがある。 ζのため実験で得られた時間的
iζ離散的なデーターを元K..測定の行なわれていない時刻におけるプラズマパラメーターを推定
したり，プラズマパラメーターの時間変化に依存する諸最(エネルギー閉じ込め時間，周囲電圧
の inductive成分等)を求め直す必要がある。
乙乙では特lζ. EII00 (1.5MA. ダイパーター放電)を取り上げ， トカマク一次元輸送コー
ド・ライプラリー・システムの実験解析コードを用いて非定常解析を行なう。
実験で得られているデーターは，周囲電圧Ve，時刻 t= 1. O. 3. O. 5.0 sec における電子温度
分布Te(r) (空間 5点)及び電子密度分布n.(r) (空間 3点).時刻 t=3.2sP.!'よりプラズ 7 中r ，.，~.ー
心で qく lである。 Te (r)及ひ(ne(rlは.(1ー(一 )2)mといっ式で関数 fi t t i ngを行ない，a
mの値を求めた。乙れらは以下の通りである。
t = 1.0sec
Ter)百(]ー(ま)引 TeO) = 2.45 KeV
ne(r)匝c1ー (γ)0.19 ne(O) = 8.4xlQI8m-3
t = 3.0sec
Te(r)民(lー(すア)1.37 Te (0) = 1. 8 6 KeV
ne(r)信(1ー〈す叩・225 n.(O) = 2.23xlQI9m'・3
t = 5.0 sec
Te(r)信(Iー (γ)ω7 Te(O) = 1.56 KeV
ne¥r)巨(!ー (γ)山 ne(O) = 3.4 9 x 10 19 m・3
示した時刻の問は，データを Iinear補間して与える。
計算方法は，時刻 t=1.6secにおいて初期プラズ7 電流分布を仮定し実験値Te(rl.nerl，
Veをもとに. T;(r)放び iz(r)を解く。プラズ7 中心でq<lとなった場合K.L:t.sawtooth振
動の計算を行ない.一定の条件下でプラズ7 lt央部での jz分布及びq分布を平坦にする。フラ
ズ7!，底抗ηは. Spitzer resistivityもしくは. neoclassical resistivityのいずれ
かを仮定する。初期プラズ7電流分布は，時刻IJt=1.0&び3.0secにおいてmagn e t i c f i t t i ng
により求められた.eiの値を元にして. ~i = 1.08かつ q(O)之 lのものを与える。なおZe!fの
空間分布は一様であると仮定した。
-142-
JAERI-M 86-175
t-fSpitzer r e s i s t ivi ty © f f i S © T " e l ^ ^ l t » ^ f i : / < £ -j „ 8f £(J t = 1.6 sec 7T * i =
1.0 8, q(0)=1.3 2 ' £ ! i £ f S m a t ^ j ^ ^ ^ - S o # 7 ° 7 X ^ * ? > - ? -©H#F B ^fc£3S 7. 8 -
l ^ f c ^ - f o ffl9gT^Lfct>0Ji«i T * i 3 , BfglJ t = 3.2 s e c t T i i A L , « • = 1.1 3 7 £ « 0 ,
^ r f f l^a^1-So C t L l i t =3.2 s e c t X'it, 7°7 * v ^ g f ; & > & 0 B * § © a & i i # l z : # o T jz*-£
7" 5 Xvifrfc-e peaking LfcfrfiJifcfJ, £ © & t = 3.0 secfr t> t = 5.0 s e c t C / W C T e #
^ i B ^ ^ ^ J f C ^ S c i c j S o T , j z ypt I4-»f lJK UZ>tzlb-?&Z>0 Cffldifi^HMEfOinductive
fig^V, l c f e S t > n r ^ 5 „ 7 . 8 - 1 (Hffl^igiiMKeME. £ i $ < i * © re s i s t i ve j&#-t:-&5ffl
T?, V, ( i t = 1.6 sec t? 0.228 V, t = 3.0 sec TO V, t = 4.0 s e c T - 0.146 V, t = 5.0
sec - C - 0293 V t t i S o ^ f i W ? * * &ti;fcB#£lJ t = 4.0 sec (Cfctf 5 V, f i -0 .15 V
( 7 . 6 - 5 B I # f i 3 ) T - a b S © - e e ^ ( i c f c < - S : L r P S 0
m 4 J f f l - ^ i i ^ ( i Z e f f © H - e * S 0 cniiKfSiJt = 1.6 sec-cr5f ig , % <D'&f%®W£ <D fc T K f = f ^ T 2 . 0 S t a i > L C t = 3.0 sec ) , T; ©M^Kf* 7 ? ©itTCKfflS 3.2 f e l t i^fZx,
( t = 5.0 s e c )
$Tq(0)©ff i t iB#|yj£*l t«4>1-S#, B#£lj t=3.0 sect? 1.2 i ^ o !t&<i$i!>Ltt < W „
Mme>J£fflfttt<Dmfflmt:£7FLt.'-n7.8-2mr-h t=3.o sec-e«i§ii7°7X-?i*rc:&t3:— filitt-aTfct), Cti&.±iz ( i + ' C ^ peaking L f c ^ ^ i f i ^ t > ^ P Q t = 1.6 secK&tf 5
*8ft©*Jffl$Mi !£q(0)=1.13, « i = 1.0 7 8 i L T | S l « © l t ^ « - f i : « 9 i , q|0)©Jfc&«j|*;L.
q ( 0 | - 1 . 2 i S o T g ^ t < . ^ = j q ( 0 K 1 £te<if \ sawtooth $S®jSi£ Utti. 1 C £ K f t - 5 0
£©-£, - r^Xvcfi^JcfcW-SZeff fflfI^'Jia"CfflZe/f ©ff iJ ; !3 'h£t t f t ( i (TFTRT-f i c (D£jt£ZC(f ^ ^ ^ H i l - p l i a i J S n T ^ S ) , +'^"C :ffl'7©fI^'Mi!>USpitzer resistivity
Zeff(a) r „ ... „ Zeff(a) Z . „ r ) « ( l ^ — - ) ( l - ( - ) 2 ) z + - —
Zeff(O) a Z« ff(0)
i l ^ i t I © Z e „ # ^ £ < S 5 g L Z e f f (a l /Zeff ( 0 ) = 3 £ L ^ I f ^ - e ( i , S#£fJ t = 4.2 sec
^ t , s a w t o o t h t S » i * s | l 4 L f c 0 ^ • IUff lS i lS t -e i iZef fO^PB^^^to t .nTPnjpf f l -c? , P
s e c ^ t > © sawtooth!8i!l©f&£li , t = 3.0 secX-VTefttilc^<M?tZ>o i-U£>*>Te 9i
# # £ * ) peaking UzWlX fctlti, q(0)< 1 £«£5Jfi&t4#£>i><, ^ n ^ o p T l i i J 5 £ r " - *
^ n e o c l a s s i c a l r e s i s t i v i t y © j H ^ © T T " f t ^ £ f f tt 7o MF&J t =1.6 sec cfcH-a jz (Dfflfflftfttl-a&, li=l.Q7&, q(0)=\A3%ffi%.t&b<D%:-%Z.tzo neoca l a s s i ca l r e s i s t i v i t y l i S p i t z e r r e s i s t i v i t y K i t ^ , 7°5 Xvcfrfr-e? peaking L^HiTSt KfJJCte £ © - £ , HfSlJt = 1.8sect?q(0)< 1 i/jrfj sawtooth J g i f r ^ t o fco q = 1 © W M ^ I r s (i t=3 .0sec *T" i« l^ :Lr s ~ 1 8 c m i « 0 , j z © T O - f f c t f l ^ r o ^ f i ^ S c m £ « 3 o (si? 7. 8 - 3 H , j z 5:fc©B#ffl^ft<Oia#flS) sawtooth fflJgfj&©JS$Ji$10msecT'ggifcJI©40 msec c t ^ A ' ^ O ^ H - " ^ ' , ^ ( D l S O - o t L T s a w t o o t h i S i ! l © I t ^ K f c ^ T , sawtooth
- 1 4 3 -
]AERI-M 86-175
まずSpitzer resistivityの仮定の下で非定常計算を行なう。時刻 t=1.6secでれ=
1.08， q(Oト=1.3 2を満足する電流分布を与える。各プラス'マパラメーターのI時間変化を第 7.8-
l図に示す。破線で示したものはわであり，時刻 t=3.2secまで増大し， R-i=1.I::l7となり，
その後減少する。乙れは t=3.2secまでは， プラズ7 表面からの電場の浸み込みに伴って izが
プラズ7 中心で peakingした分布となり， その後 t=3.0secから t=5.0secにかけてTeが
平坦な分布になるのに従って Jzも平坦な分布になるためである。 ζのζとは周囲電圧のInductive
成分V[，乙も現われている。 7.8-1図の実線は周囲電圧，点線はその resistive成分であるの
で， V[は t= 1.6 secで 0.228V， t = 3.0 secでoV， t = 4.0 s e cで一 0.146V，t =5.0
secで-0293 Vとなる。定常解析で求められた時五IJt. = 4.0 sec における V[は-0.15 V
( 7.6 -5図参照)であるので結果はよく一致している。
図中の一点鎖線は Zeffの値である。乙れは時実IJt = 1.6 secで5程度，その後周囲電圧の低
下に伴って 2.0まで滅少しれ =3.0sec )，1;，の減少に伴う牢の増大に伴い， 3.2まで増犬する。
(t=5.0 sec)
さてq(O)の値は時間と共に減少するが，時刻 t=3.0secで1.2となった後は減少しなくなる。
電場の空間分布の時間変化を示した第 7.8-2図でも t=3.0secで電場はプラズマ内でほぼ一
様となっており， 乙れ以上 jz は中心で peakingした分布とはならなし、。 t=1.6secにおける
電流の初期分布をq(0)= 1.1 3， ~ j = 1. 0 7 8として同様の計算を行なうと， q(O)の値が増大し，
q(0)~ 1. 2 となって落ち着く。結局 q(Ok 1とならず， sawtooth振動は生じないことになる。
但しこのシミュレーションでは Ze f fの値が空間で一様であるという仮定の下でなされてい
るので，プラズマ中心における Z.f fの値が周辺でのみffの値より小さければ (TFTRではこ
のような2eff分布が実験で観測されている)，中心での牢の値が滅少し Spitzerresistivity
の仮定でも q(O)<1となる可能性がある。試みに
Zeu(al.. r 白 Z.fr(a)Z efrlr) oc (1一一一一一)(I一(ー)2) 2十一一一一一
Z.ff(OI"- a 2.fr!0)
という関数形の 2eft分布を仮定し Zerr(a)/ Zeff (0)=3とした計算では，時刻 t= 4.2 s ec
から sawtooth振動が発生した。今回の実験では Zeffの空間分布が求められていないので，詳
しい議論は可視分光による 2ef fO)空間分布測定ができる次回の実験に回したし、。また時刻 t=3.2
secからの sawtooth振動の発生は， t=3.0secでのTe分布Iζ大きく依存する。すなわちTe分
布がより peakingした形であれば， q(O)< 1となる可能性がある。これについては測定データ
ーの誤差を考え，現在検討中である。
次に neoclassical resistivityの仮定の下で計算を行なう。時五Jjt=1.6secにおける
J zの初期分布としては， ~i= 1. 078 ， q(Oト=1.1 3を満足するものを与えた。 neocalassical
resistivityはSpitzer resistivity'ζ比べ，プラズ7 中心で peakingした電流分布にな
るので，時刻 t=1.8secでq(O)<1となり sawtooth振動が始まった。 q= 1の有理面半径 R
は t=3.0secまで地大し rs -18 cmとなり jzの平坦化領域の半径は約23cmとなる。(第
7.8ー3図， j z分布の時間変化の図参照) sawtoothの振動の周期は約10msecで実験値の40
msecよりかなり短かいが，その原因のーっとして sawtooth振動の計算において， sawtooth
-143-
JAERI-M 86-175
-TyX-VJ-ty* - 9 - (D®ffR%.\t&% 1 • 8 - 4 i l C / T t 0 Spitzer resi st i vi ty ©*§£•£ J t ^ T j z Speaking L 7 t ^ ? t J i « S 0 t r , B#£iJ t = a2 secT"* & 1.22 £ t ? i i * U * ® ^ i&'PLX t =5.0 sect? 1.15 i t t S , , B#£l] t =4.0 sect?® V, « -0.1 8 Vt?&* , Spitzer r e s i s t i v i t y ©if £ =fc «3 ffi < ft 5° Z e f ffflflliSpi tzer res is t ivi tyffli§&£lt^££/.h £ < , t=2.2 sect? 2.1 5, t=3.1 sec X 1.0, t =5.0 sec "£1.6 i fcSo Wi®^H5M&© BtF^ 'fbJiSg 7. 8-Smfc7F-tm<9Ti-&<0 , B#?ljt=3.0 sec KltW^tify X-?\HW>t t?ifi§ L T i < > 5 C i i ! ) ^ 5 0 :/=X^4 ]<MS^TlUi©ffi;*q rrtsVt^.Sffl(±, sawtooth|SiJl!t#-3 T j z ^ y ^X^^C^T 'Sp l f l ^ ^ ^ f c ^oTPS^ to t r ab ig , *'!>-?? © « * ! « , «»ft¥tl'ftm Jgffl^.#JICl:i:^5i20~40^lJt/jN$ < &3C i t f ^ - S o
neoclassical res is t ivi ty £4££ Lfclft^fflP^li^ti, q(0)< 1 ft£ 6®f%WW-^C t X&Zo t = 1.6sect?ffl ji#:flf$q(0)=1.5 0 8, Hi = 1.0 3 1 t LTlIHf ©l t^£*T«oTfe , Bf£ljt = 2.3 sect?q(0)< \ tUZ* —V3, Z ef( OQfflfttitlT, Z e f , (a)/Z e f f (0)<l tt5 t ) O ^ ^ . 5 i q l 0 « 1 i ^ S ^ I J f i a t l S ^ ' , 4 J t t t t = 3.0 sect? Zef f < 1 £ 4~ 3 61^/5*4
&±®#<£Spi tzer r e s i s t i v i t y , neoclassical res is t ivi tyOl^tl^HfijE LTfe sawtoothgftfCggLTttH^i^-9l t^( iSff i0iC5?#bnTi,^j :Po Z e f f O-gmftiaK
- 1 4 4 -
JAERI-M 86-175
振動K伴う T.(O)の減少とその回復過程が考慮されていない乙とが考えられる。
プラズ7 パラメーターの時間変化を第 7.8-4図1<:示す。 Spitzer resistivityの場合と
比べて jzがpeakingした分布となるので，時刻 t=3.2secで唱は 1.22まで増大し，その後
減少して 1=5.0secで1.15となる。時刻 t=4.0 secでの V，は -0.18Vであり， Spi tzer
resistivityの場合より低くなる。 Z.ffの値はSpitzerresistivityの場合と比べると小
さく， t =2.2 secで 2.15，t=3.1 secで1.0，t =5.0 secで1.6となる。電場の空間分布の
時間変化は第 7.8-5図lζ示す通りであり，時刻 t=3.0 sec Iζは電場がプラス7'内部まで浸透
している乙とが分かる。プラズマ中心領域で電場の値が下がっているのは， saw100th振動1<:伴っ
て jzがプラス:7'中心部で平坦な分布になっているためであり，中心での電場は，電流平坦化領
域の外狙111ζ比べると20-40箔程度小さくなる乙とが分かる。
neoclassical resistivityを仮定した場合の問題点は， q(O)< 1となる時刻が早い乙と
である。 1=1.6sec'での jj分布を q(0)= 1. 5 0 8， tj = 1. 0 3 1として同様の計算を行なっても，
時刻 1=2.3secでq(O)<1となる。一方， Z ef(の空間分布として， Z ef dal/ Z .[((0) <1なる
ものを与えると q(O)く 1となる時刻は遅れるが，今度は t= 3. 0 secでz.(f< 1となる領域カ:生
じてしまう。
以上の織に Spitzerresistivity， neoclassical resistivityのいずれを仮定しでも
sawtooth振動に関しては実験と合う結果は現在のと乙ろ得られていない。 Z.((の空間分布1<::
対するシミュレーション結果の違いについては，現在計算中であるが，もう少し時間間隔の短か
いT.分布のデーターが欲しいというのが，担当者の偽らざる願望である。
-144-
JAERI-M 86-175
MAGNETICS PARAMETERS (EflS)
E1100 ( Spitzer resistivity )
i7.8-im •fyx-viyt-fotiframt (Spi tzer res is t iv i ty)
PLASMA PARAMETERS IN JT60 (EAS) PROFILE OF El E1100 ( Spitzer.resistivity )
t=1.6seo t -5 .0sec
' ' ' • I ' ' ' ' I • • • ' 1 • ' ' ' I • I i ' • ! • I I • I I • I I I ' • I • I • ' • • • I • I I . 0 0.1 0-2 0.3 0.4 O.S O.S 0.7 0 .8 0.9 1.0
R I It )
% 7.8 - 2 E] mm<Dgmftfi<o®fr$mit ( Spitzer resistivity )
- 1 4 5 -
]AERI-M 86-175
M自白NETICSPRRRMETERS (EA51
~ EllOO ( Sp1tzer reslst1v1ty ) "X ;'0+ 岨&師。
';1 ~1 机必
~ e・
~~ ~~同E 2ト-b・a
:11 - ーー .ー.-ー‘'ー瞳喧-
.:: 1 .司，.... . .. 2-・』c.， 1
』同
回・-
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Nf/以矢一一一一一一一一ー九『¥
¥Zeff ._----、、x... ._.--_..，)1(
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、、.-'ー"'-...，.......-~..... .... ¥月子、
一
OJ.I ....~ ... -・'.~同干 、L、
同
2・
Vp(reslst1ve ，tf'"・・
11'
::::.:~，~....."""・
~J ~J ~J 匂c> ... 0 q~6 2~0 2.6 2・o 3.5
T1nE I SEC I ..D ..5 5.0
第 7.8-1図 プラズ7 パラメータの時間変化
(Spitzerresistivity)
PL日5M向 P向R向METER5IN JT6D (f白51
PROflLE 01' Ez
'1目4'.0
EIIOO ( Spltzer.reslstlvlty )
t=1.6sec
5.0
6.日
" '“ I t=3.0sec 3.0・
2.0
1.0
日.0-10.0 0.1 自a O~ O~ O~ O~ D・7 0~8 0よ9 J ~O
R I /1 I
第 7.8-2国 電場の空間分布の時間変化
(Spitzer resistivity)
-145-
JAERI-M 86-175
CO ex
a CO
z
to
i= <x EC d a.
E ul CO ex
(z**u/u) zr
i 7 . 8 - 3 g | ^5^-?m»5J*OI*iaKfl : ( neoclassical resistivity )
- 1 4 6 -
JAERI-M 86・175
ロ.-0.0
m.0
R
E
-ω・0
剖
.0
同.。
g
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J目』
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【
mgU】
ロω」F
『，z -・mgu」FUZggga
gzmzJa
。.白0
・0回.。1/) CI
lZ・・IlItllzr 。.N
出
.N-E--
プラズマ電流分布の時間変化
resistivity ) ( neoc)assical
-146-
第7.8-3図
JAERI-M 86-175
MAGNETICS PARAMETERS (EAS)
E1100 ( neoclassical resistivity )
- 1 ? . o"?
O J IO_
l-AA
l i
\Zef f
Vp (resistive)
- I — • I |—r—i—i I |—i—t-*i—i—i—I I I I 1—I—I—I—I | I — I — I — • — | — I I I •- ° 9 .6 2-0 2.5 3.0 3.S 4.0 4.5 S.O
TIKE ( SEC I
;7 .8-4 |g] 7°7X-wf7^-5'-©8tFB^'(t , (neoclassical resistivity )
PLASMA PARAMETERS IN JT60 (EAS) PROFILE OF El
»ia** El 100 ( neoclassical resistivity )
t=1.6sec
1.0
0 * 0 I i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i « i • i i i i i i i i • i i i ' 0.0 0.1 0.2 0-3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.0 0.9 1.0
• R C N )
$ 7 . 8 - 5 0 *«©2HHft*<o#lffl£'ffc; ( neoclassical r e s i s t i v i t y )
•147-
。闘が副.. 、E
曲。制
+1
-・同国
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~l ~ ~ ..
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437 F-』E •
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J AER I-M 86-175
"自白NETIC5P日R日開ETER5CE向51
E]]OO ( neoc]osslcol reslstlvlty )
11 ーー一....~....----守』ー---『司h
~i /"ア h 、、
行、 J ¥
/¥J¥ ;: l! ¥
目下 、 -' R町 、-ξ斗 ¥Zeff x" 唱、ー-輔、 ，..'-一一-
2・』¥. ，，'、，周--""、.-〆.-拡
."戸，
~.......-，‘_.，.，...._....N〆
Vl ~J 守J "?J 匂1
ロ F ロ ":8 2~0 2.5 ':0 3:5 τI"E I SEC I
4.5 4.0 5:自
第 7.8-4図 プラズマパラメーターの時間変化
(neoclassical resis tivity )
PL日5M向 P白目白円ETER5 IN JT60 CER5)
PROfILE or EI E]lOO ( neoc]osslco] reslstlvlty )
'.0
2.0
1.0
0.0 I ， ， ， ， ， i i
0:0 0:1 0;2 0:' 0:4 目~ o~ o~ o~ O~ 1:ロ• R ( n I
第 7.8-5図電場の空間分布の時間変化
(neoclassical resistivity)
-147-
JAERI-M 86-175
7.9 ^m<r>mKftm<Dus.^iy-'>3 >
UZ>o i&CD-fyX-T-^mAm^tnBltamirrtl^tz^^, •7"yX-?®$&m\\mZftZ>£. tK tS.%>0 ALCATOR-A, FT©<fc ^ftcfMfflfiiSSlg r # - ? * i t f e fT i i , •> i *U--> B >t mtev, tmm^-vLtz-fv?rA^t>mz>nx^z><, c?Ltzni&w^mm-fz>tzi6,pi ft%(07y »,<?y.ft&zoxttte^frtmmznx^z^ mmmm^^b, &z>T^is.&
o ^ T l i , 7. 2115 3= i J 6 t > n r ^ § 0 FIR©x-^gftFfffl*S*tt, it&6Wifi&&Jg#tfnc
i ^ T , C H f c JT -60©^)g5J f f i lCo^T^^^ ^ mi< :o^ r K E ^ 5 0
® #&*£•?©*# ^ 4 - ' - (E 0 )
/uX, /4 VfyX-?ia±<,^X<. S + t t f i ^ f f l i ^ ^ + ' - i i , SleVlI^-CSS ( 7 7 ^ o y F v g f ) 0 | f c « ^ s i J S *-T?'J-»M Ui'-fZtpmitFtn^J-Ji'^-lit., ifelOeV-100eV§Jg£#X.btlT^£>o
*-^/^7«^"^:#(,^^, axmgfczftZ'pm&f-comfrz^tztb, %%xy ?*-?&&&, build up-TSo C f f l * l £ ^ l t # * ( i * n - ( £ / £ § „ ® Ware pinch
7° yX^MM^M^ tzi6lc, h - 7 X j | S ] K l i E ! * s M t . t i 5 * ' , c t i i a - . t A ' t T -tfrFttiBli
Vw.p =EZXB« ©ii$tri*|(S]#(c K'j 7 ( . f -§ 0 c&^imi, yyX^tp'L^com&^^-icm^-ir^o ® fHfi)&CD7 y y ? *.
(1) B.Coppi and N .Sharky, Physics of Plasmas close to Thermonuclear Conditions (Proceeding of the Course of the In ternat ional School of Plasma Physics ) V o l . 1 ( 1 9 8 0 )47.
(23 B.Coppi and C .Sp igh t , Phys , Rev, L e t t . 41(1978)551.
-148-
JAERI-M 86-175
7.9 密度の時開発展のシミュレーション
大型トカマク装置において，密度分布の制御は第二段加熱 CNBI加熱， RF加熱1の有効な加
熱を行なう上で重要となる。装置が大型化あるいは密度が高密度になるほど密度分布は，平t旦に
なる o 端のプラズ7 密度が高いと NBI加熱を行なったさし、，プラズマの端が加熱される乙とに
なる。 ALCATOR-A，FTのような中型の高密度トカマデにおいては，シミュレーションと
異なり，比較的ピークしたプロファイルが得られているo 乙うした実験事実を説明するため，内(1)吾
向きのフラックスがあるのではないかと推測されている。 理論的研究からも，ある不安定性
ー _I L~' ー (2)が励起されると，内向きのフフックスが生じる ιとか不されている。 JT一切の密度分布に
ついては， 7.2節でまとめられている。 FIRのデータ解析の結果は，比較的平坦な密度分布に
なっている。リミター放電の方がややピ一世する傾向にある。乙の節では，シミュレーションに
よって，乙うした JT-60の密度分布について調べた結果について述べる。
密度分布に大きな影響をもたらすものに次のようなものがある。
① 中性粒子のエネルギー CEo)
ガスパフ中性粒子あるいはダイパータ室で中性化されて副磁気リミター・コイルをまわり乙
んで，メインプラズマにはいってくる中性粒子のエネルギーは，数 eV程度である(フランク
.コンドン粒子)。またイオンがリミターでリサイクルする中性粒子のエネルギーは，数lOeV-
100 eV程度と考えられている。
② ガスパフ量
カ。スパフ量が大きい場合，端で電離される中性粒子の量が多いため，端でプラズマ密度が，
bui1d upする。乙の場合密度分布はホローになる。
③ Ware pinch
プラズマ電流を流すために，トーラス方向IL電場Ezがかけられるが，乙れによってバナナ
粒子軌道は
V w.p = E z〆Boの速さで内向きにドリフトする。乙の効果は，プラズ7 中心部の密度上昇IL寄与するo
④ 内向きのフラックス
大型装置でのピークした密度分布を説明するのに，普通次の様な V;Anが用いられる。
V;An = -2 D.工句-a.
乙乙でDA は粒子拡散係数である。
⑤ 粒子拡散係数(閉じ込め時間)
電子の熱拡散係数と同様，粒子拡散も，新古典論で説明する事はできない。
(1) B.Coppi and N .Sharky， Physics of Plasmas close to Thermonuclear Cooditions
(Proceeding of the Course of the Internatiooal School of Plasma Physics )
Vo]. 1 (1 98 0 )47.
(2) B，Coppi and C.Spight， Phys ，Rev， Lett. 4](1978)551.
-148-
JAERI-M 86-175
1 xlO 1 9
Xe =1 .1 x l O 2 0 - ^ — (Neo-ALCATOP.x>r - ' J > <T) R 2 n e
v _ o „ N EO
H 7 . 9 - H H 4 , * M ^ - ? j K t t E 1 0 9 6 © t=5seclC&tf%^&fttiT&&0 £JI<2, 7. 2fi5trx!i'NCfcJ;9lc:, F I R C f - ^ ^ f c i K L t f t t o f c M M f S a o fc/:L, f i t t ing © P i f c i L - r ,
n e ( r ) = ( n e o - n e w ) ( 1 - ( - ) ) + n e w
a Zm^tZo ZLCX% >-*7*-9i, rate, S ^ ^ K * * , F I Rfflffli]5£ilC f i t -TSJ : •?(£&«>
iAJ6B#f^rP = 3 0 m s e c T * 3 o B^OOHJUfTete, H a f f lx-*#$TJ:*) r p = 7 0 ~ 100 msec i f f
ffi$nri>^0C3] Anomalous ftF*3|S]#ffl7 5 y ? X fcl^ftS i H i f - J ICJt^TBHSsWtf
- * L f"£"T4 > 5 <Dlfifr>fr 6 0
MtC'MS-f 5 ^ f c - o ^ r l ^ ^ . 5 7 , : J 6 , 'j $ : ? - & S E l l 0 3 K - 3 P T f e •> S .=. u--> 3v& ft tl-otzo ^7. 9 - 2 I B t = 5 seclCtiVZmmfttt-Z&Zo CHiCOifW-^mk^ikWlSmt L T , D= 0.5 x lO'Vn e £ff l^ ; fco E„ = 30 e V i I f c i f ^ s ' , FIRff l f - * «t «J*»6fc^S^
fliJtJ;b®Wa<— S t L T ^ S o £©0#©fji?gflL;iAJ6Bff§tt, r p =81msec t ? a b 5 0 anomalous
ft inward flux te, fflg#ft£ peaking L - T f T ^ 5 o FIR fflx- * i i f igJ t$?-f 5fc*!>.
f l l ^ ^ f t ^ I t W L f c o ^ 7 . 9 - 3 | 2 l l c : | * m ^ * - r o E 0 = 5 e V J; (J30 e V O ^ ^ < - ^ L T
l ^ o Ware pinch oSftl|^i"cDgKffiK53'flJli:^f^••t-S^ic:o^^Tfcii' ,<fco C f f l ^ j H I ^
tott^ofcii^, y j X v f l ( r < 0.5 a ) T - ¥ f l « ^ : ^ I C « » 3 , *'l>Sf$-e©^S(i, n e = 1.8
x l0 1 9 m- 3 t ?* -p fco 'J $ ? - $ « © * § & , S M ^ - S ' & t t K l t ^ T , mjg±#?-tiJtKflW>-3<
S t ^ f ^ l i i A ^ W s K r P ) ^ i ' 9 ^ t 3 5 ^ l c : o i , > T , H 7 . 9 - l « K * i J 6 S „
S * s ' ( B i i ; ^ g 0 S f e ® # © ^ ^ ^ ^ c - o ^ T ^ ^ : f c o H7.9 - 4H[i, E 1096® t = 3 sec O&Stftfi £, 317 .9 -5 [P* , E 1 1 0 3 © t = 3 s e c © ^ S ^ ? U ^ ^ : - r o 4M ' < - ? # r S f i , E „ = 5 e V © i g
&#, i j ^ - f t a « , E„=5OeV0i§&#; F I R © r - ^ i ^ < - ^ f e L T ^ S © ^ t ) ^ € . o
[3) K.Yamada et a l . , JAERI-M 86-057
- 1 4 9 -
JAERI-M 86-175
シミュレーションには次の様な輸送係数を用いた。
司一…D
1. 1.1 x 10 20 士 Lー ( Neo-ALCATORスケーリング)K・n.
Xi 3. Xr EO
ガスパフ量は，プラズマ粒子数が， F 1 Rのデータ解析によって得られた値になるように決
めた。
第 7.9-1図は，ダイパータ放電EI096の t=5 sec における密度分布である。点線は， 7.
2節で述べたように， F 1 Rのデータをもとにして決めた密度分布である。ただし fit ting
の関数として，
n. (r) = ( n.o-n.w)( 1一(fか+new
を用いた。乙乙で，パラメータム mは，線積分密度が， F 1 Rの測定値に fi tするように決め
た。中性粒子のエネルギ-Eo=5eVとした場合が実験データと比較的良く一致している。乙の時の位子閉
込め時間'p=30m secである。昨年のOH実験では，Haのデータ解析より 'p=70-100msecと評
価されている。(3)Anomalousな内向きのフラックスをいれると実験データに比べて明ら制Eピ
ークしすぎているのがわかる。
ダイパータ放電fl:比べて，リミター放電の場合ややピークした密度分布になっている。乙れが
何fC::帰国するかについて調べるため，リミター放電E11 0 3についてもシミュレーションを行
なった。第 7.9-2図は t= 5 sec における密度分布である。とれらの計算には粒子拡散係数と
して， D=0.5xl019/neを用いた。 Eo=30 eVとした場合が， FIRのデータより求めた密度分
布11:比較的良く一致している。乙の時の粒子閉じ込め時間は， Tp =81msecである。 anomalous
な inward f)uxは，密度分布を peakingしすぎている。 FIRのデータと直接比較するため，
線積分密度を計算した。第 7.9-3図fl:結果を示す。 Eo= 5 e Vより30eVの方が良く一致して
いるoWare pinchの効果がどの程度密度分布に寄与するかについても調べた。乙の効果を含
めなかった場合，プラズマ内(r -:;: 0.5 a)で平担な分布になり.中心部での密度は n.= 1.8
x 1019m-3であった。リミター放電の場合，ダイパータ放電11:比べて，密度上昇は比較的ゆっく
りしている。乙れが密度分布にどう影響するか調べるため，密度上昇のスピードを 2倍にしたが
変化はなかった。粒子拡散係劉D)や中性粒子のエネルギー(Eo )によって，線平均密度(百.)や
粒子閉じ込め時間 (T p )がどう変わるかについて，第 7.9一1表にまとめる。
リミター放電とダイパータ放電とで，密度分布の違いは，密度の低い放電初期にもあらわれている。密
度が同じ程度の放電時の密度分布についても調べた。第7.9-4図は， EI096のt= 3 secの密度分布
を，第7.9-5図は， E 1103のt= 3 secの密度分布を示す。ダイパータ放電は， Eo=5eVの場
合杭 リミター放電は， Eo=50eVの場合拭 FIRのデータと良く一致しているのがわかる。
(3) K.Yamada et al.. JAERI-M 86-057
-149-
JAERI-M 86-175
Co ltz->i x.l'-Va v&t)t>frr>-k.9££kib?>0 Alcator ^ F T -Z%t>ftT^%
anomalous W | S H 0 7 5 •> ? ?.j)it£ (Xk, J T -W®igg.9il5<0$£VC&W%i>ii < 0 ') i
- 1 5 0 -
JAERI-M 86-175
こうしたシミュレーションよりわかった事をまとめる。 AlcatorやFTで言われている
anomalousな内向きのフラックスがなくても， J T -60の密度分布の変化は説明がつく。リミ
ター放電がダイパータ放電に比べてややピークしているのは，密度が低いこともあるが，中性粒
子のエネルギーの違いによるものと思われる。リミター放電の場合，中性粒子のかなりの部分は.
イオンがリミターでリサイクルして生れた粒子である。これらの粒子は数lOeV-I00eVの高
いエネルギーを持つため，プラズ7 内部でイオン化される。このため，ダイパータ放電1<::比べて，
ピークした分布になっているものと患われる。
一150ー
JAERI-M 86-175 E1096 t = 5.0 sec
.
E0*5eV E«*50eV Eo*5eV Vin
FIR data
i7.9 - 1 El ?4'<-$&%. (E 1096)© t = 5 sec SC^V h&W.'rSfti
E1103 t = 5.0sec
i 7 . 9 - 2 1 l >) 5 9-tjkM( E 1103)© t = 5 sec I t&tf^Jgftff i
- 1 5 1 -
JAERI-M 86-175
t=5.0sec El096
ー-EQs5eV _.-Eos50eV
ーー-Eo..5eV Uin -ー一円Rdoto
4
3
2
向』包含。=--』
-2
1.0 。5rlロ
o
ダイパータ放電(E 1096 )の t= 5 sec における密度分布第 7.9-1図
t=5.0鰐 CE1103
一一-Eo=5eV -.-Eo=30eV
一ー-Eo=5eVυjn
・_...oFIR dala
4
3
2
【同』
Eeo-M-2-2
1.0
リミター放電 (Ell03)の t= 5 sec における密度分布
-151-
。5r/a
o
第 7.9-2図
JAERI-M 86-175
El 103 t = 5.0sec
E0=5eV Eo=30eV Eo=5eV U i n
• FIR data
3|x| 'J i ? -/#'.[]( E 1103 )ffl i 5 sec Kisii&UWjYfrMoy')iW>'i4\i • n|]!iFIR©ItoMii'("c<fcic, E o » 3 0 e V i L / c - > i ,,. u- -•• •> u vmW/ilttit
•J5 7. 9 - 1 £ E 1103 tf> •> > i u - •> 3 y&'iili
E (eV)
0 (irf'/de)
Vi„ do")
nec« no")
?p (msec)
A 5 0.25 1.71 2.43 110
B 5 0.5 1.66 2.17 53
C 5 1.0 1.63 105 27
D 5 0.5 v,„ 1.87 3.03 60
E 30 0.5 ' l . 7 5 2.47 81
F 50 0.5 1.79 2.61 90
Exp data 1.75 (2.3)
152-
JAER[-M 86-175
1= 5.0日 CEll03
一一 Eo=5eV
---Eo=30eV
一--Ec，=seV Uin FIR data •
4
3
2
-Nbfo-ご
-U2
一
1.0 Q5
r/o
o
5 scc Iこおける <<~~W分i軒Jlro)"~11I1 分，iリミター欣'，UCE 1(03)の t第 7.9-31ヌ|
.(IJはFIRのiJllJJi'仙である。 Eu~30 cVとしたシミ 1 レーシ ::J ンがiWJJi'fll'(と
よく一ー殺しているo
E 1103のシミュレーション結集
E D Vin ne ne(Oj 'p (eV) (lcJてf/lc) (10" ) ( 10'" Cm5eC)
A 5 O.お 1.71 2泊 110
B 5 0.5 1.66 2.17 53
c 5 1.0 1.63 2.05 27
D 5 。5 VI .. 1.87 3.03 80
E 30 。5 1.75 2.47 81
F 50 0.5 1.79 2.61 90
Exp data 1.75 (2.3)
一一152-
第 7.9-1 N.
JAERI-M 86-175
E1096 t = 3.0 sec
3 -
£ 2
2 mm ®
5 eV 56 msec 50 eV 95 msec
• FIR data
0.5 r/a
S 7 . 9 - 4 H I ?4'<-9titM( E 1096)© t = 3 secKisV&<@&RVffimft&&0'£ffiftfi'
153-
JAERI-M 86-175
t =3.0 sec El096
白t'p
--5 eV 56 msec
-.-50 fN 95 msec
FIR data
4
• 3
2
FLEgo-H
二万2
一
1.0 。5rl岨
o
-・・・・・ι 『・・-.-『、、、、、l・・・剛・・..."・・・・H・H・.....・M・-・3古~九、、
4
3
2
-myEgo-H--』
-2』
1.0 0.5 r/a
o
ダイパータ放電 (EI096)の t= 3 sec における密度及び線積分密度の空間分布
-]53-
第 7.9-4図
JAERI-M 86-175
El 103 t= 3.0 sec
3 -
Eo T p
5eV 62 msec 50eV 103 msec
• FIR data
; 7 . 9 - 5 H ') I ?-t&M(E 1103)0 t = 3 seciCiitf%W&.%.amffift&me)%.fflftfii
- 1 5 4 -
]AERI-M 86-175
t= 3.0sec El103
Eoτp
- 5eV 62msec
-一一 50eV103ms民
FIR dαtα
4
• 3
2
-N』
Ego-ご
-zc一
1.0 0.5
r 10
o
4
3
2
raEgo-ご
22
1.0 0.5
r/o
o
リミター放電 (EI1D3)の t= 3 sec における密度及び線積分密度の空間分布
-154一
第 7.9-5図
J A E R I - M 86-175
8. M H D . d i s r u p t i o n # ft
8.1 MHDl#t4
8.1.1 lithblC
M£nt:1)
a ccommmm^mmLmmm!£A<±^, .yy x^mm^^xmft^aim'p.y^^ - ? - ^ © H a wm.in, wtMmyzumia-t&cow&bft, mmmw>it£z,mmyyx^<Dmg;¥f
f=L<i|JOT-.5fflj5*tlSiJ£ftfco '$m<DV*-^,$m<D&$k&, £©MHD i l i>©!?£*>bB^
8. 1. 2T?W^ffl||g&£©fflJt,&££E'N:, a i . 3 T l i , # K q e f f <3ffl$B£W<:*tflVfflD
8.1. 2 Bl^©fgffc £©*&££
- n i i , m ^ c a a (E683) k^moit&m (E1024) £jt&L!tfe©-e\ ^n-m.niHi IJIVe, 7°7X-7«?jftIP, g^i-^eSlSltS:3- K (FBI) -c ;*J6/: /5p+« i/2ffli^FB^'ft itf-to MtMe>i&M4kmm-r'&Zo B^ ©ifemE68 3 7?(i, i&m®mfcPP+1</2 & 0.3 6*Mlfe&D, t ~ 0 . 7 , 0.9, 1.4 s e c © * t l € ^ , q c f f ~ 6, 5, 4 © ^ U ^ J K l l ^ E ^ i ^ -L, A + ( i / 2 » 7 •y7°^ICiitraUT^§o -\7j , ^-|H|oa:aE1024-J?!i, StTOffl *> t> /9p + « i / 2 ^ o . 4 8 i f t < , L^fcq.ff ~ 5 , 6 ©B#.?lJ-£©®#$i!l«CJ;§)llil*ffffl±#A>+ « i / 2 © ^ 7 1 y r t S O ^ k * * m t . n « ^ o iWf lJt -1 .4 secT '©q e f f ~4-efe i6Tl^^ i |5 l^«
S » i ' , * i l . t . t l S © * T * 5 0 ®& l - 2 H ( i , f?8. 1 -lH©1Kffifflq eff~5, 4fff l^i i f i S /^J tULi t feCT, ^ft-rt l / iHHlfVi , tfaj yjuft2tf'<Dffi§i.7v-y<QM®ffiWl"<» Jbe&iiom?S^t, &0>'|HI(14'©^EP©B#SIJ-C :© Jb f l©.t:o^f ^/Hgf®±©^flj £ ^ i h , H K(a)©qeff ~ 5 ©i§£ , E6 8 3 T ( i i i ( 5 I « ) S 0 ± # i i &K*° a A 9';u*- K^m^'5 £,!*> il6ffl.®ffiWfiWl&£tir^Z>(DtC)QL, 3-[nIfflJ&«E10 2 4-e(i, gHHHffili±#-ti-ffiBlf?g ffffeTOtttfa/f^Oi,.*- K i M f L T t ^ / J t ' . (fgKb)fflqeff ~ 4 © i § £ ( i , i35#£ fe^ <fc-5t t iSS^£LTPS 0 l§Ma)©*l£, K'llMS)3^b/?p+«i/2^ft< , y? X•?%&&& ©S»6^)E*^^*>(c:fj:-DTP5^(cMHD^gc^!6ifi2?3fc< < i S o T P S i f ^ S C i ^ f ^ •Sx, *feWSU8JI££P + « i / 2 ^ ' S < ^ S I I S ( i H | ? b ^ t ? ( i ^ i , ^ i ' , StSSJH]© 2 0 0msec fs]©
m )
J b f l S l o o x ( ^ - - ^ l ) . B c y S ^ M t L ^ t 0 »»»•»« " B c y ( t ) B C y ( t 0 ) 2 7 r a p
- 1 5 5 -
]AERI-M 86-175
8. MH D.di s rupt i on 特性
8.1 MHD特性
8目1.1 はじめに
昨年のジュール加熱実験では，ダイパーター放電でのプラス:7電流立ち上げ期lζプラス:7表面
での実効的な安全係数 qeffが整数近傍となった時，ポロイタソレ方向に回転しない磁場揺動が観
測された(1)。との磁場揺動lζ同期し周囲電圧が上昇，主プラズマ周辺の軟X線信号が減少，ダイパ
ータ一室のH"線強度，放射損失が増加するのが見られ，磁場揺動による周辺プラズ7 の輸送特
性の変化が示唆された。乙の周辺冷却後 7 イナーテ・ィスラプション等を経て，ん+ei/2が
著しく増加するのが観測された。今回のジュール実験の結果を，乙のMHD現象の観点から昨年
の結果との相違点，磁場揺勤前後のプラス喰7 パラメーターの変化等を中心iと述べる。
8. 1. 2では昨年の実験との相違点を述べ， 8. 1. 3では，特lとqeff < 3の放電を例にあけ加回D
現象及びプラス'マパラメーターの変動について述べ・る。 8.1.4では，まとめとともに今後の課題
を示す。
8. 1. 2 昨年の実験との相違点
昨年の実験結果と極だった相違点は，放電初期のん +ei/2が大きいという事である。第 8.1
-1図は，昨年の放電 (E683)と今回の放電 (E1 0 24)を比較したもので，それぞれ，周囲
電庄町，プラズマ電流 Ip，最外殻磁気面計算コード (FBI)で求めた sp+ei/2の時間変化
を示す。両放電の放電条件は同一である。昨年の放電E683では，放電初期Ir.s p + e i/ 2が
0.36程度であり， t -0.7， 0.9， 1.4 secのそれぞれqc f( - 6， 5， 4の時刻で周囲電圧民主昇
し，sp+ei /2がステップ状l乙増加している。一方，今回の放電E1024では，放電初期から
sp+ei/2が 0.48と高く，しかも qeff-5，6の時刻での磁場揺動による周囲電圧の上昇品+
ei/2のステッフ。状の変化が見られない。時刻 t-1.4 secでの qeff-4で始めて昨年と同様な
振舞いが見られるのみである。第 8.1-2図は，第8.1一1図の放電の qef(-5，4での磁場揺
動を比較したもので，それぞ.れ周囲電圧V，，ポロイタツレ角3げの磁気フ。ローブの磁場揺動レベル
J bO注1)の時間変化，及び周囲中の矢印の時刻での dbOのポロイタツレ断面上の分布を示す。同
図(a同 qeff-5の場合， E68 3では周囲電圧の上昇とともにポロイダルモート・数mが5と思わ
れる磁場揺動が形成されているのに対し，今回の放電E1024では，周囲電圧は上昇せず舷場揺
動も明瞭なポロイダルモード構造を示していなb、。同図(b)のqeff-4の場合は，両者とも同じ
ような振舞いをしている。同図a)の場合，放電初期からん+ei/2が高く，プラズマ表面近傍
の電流勾配が緩やかになっている為にMHD不安定が起りにくくなっていると考える乙とができ
る。放電初期Ir.s p + e I / 2が高くなる理由は明らかではないが，放電初期の 200msec間の
注1) 古川 B( t、 -μ01バt)J bO= 100 x (一~一一一一~ー ).B 一一一一一一ーで to は li~準11寺閲
Bcy(t) Bcy( to ・cyー 2πap
-155-
JAERI-M 86-175
[Hjitit^^ijii^ftSo 77x^mffi.t^±rt'm¥mo)ms.mxi$, wmM<»fr+ e,/2 # 0 . 9 i « < , q e f f ^ 3 a T K « W t f c , 7C#AiMHD^^^ t t ? : J2 - r c i ^< l®?)K7 7 7h h 7 7°(cgi| Lfc fcffl $>& o fc„ * fc, ^-Ial©~iifflg|^©fg#-e-'(i, JfcBMfl©£„ + « ( / 2 *<
7°yx^&m<Dm^ntzffimxoymffi.9twmw£'-*7 * -9-r£%t$M$ti%<, to tgc lg.U7°7 X-?W.-<Mo\L-6±iifo)-£,icii, a I - 4 X®^5 J: 7 UMi&frlri&fflmL-o-D 7"y X-7
318. 1 - 3 0 ( i , q e f f -Z'Mf^Wmm^mt^O-m, (aUtf a 4 yji>mffcDMn.7°n -7'cDMmffiihl"<Ji< Jbo , (b)(i(a)©^EP©S#Jlj-j?0 fb» (D%ifflft1ti'Z&&o [HllKb)®£ffli]ffl 13(2, t =2.4 s e c £ , £11 te t = 2.9 sec £ g $ U £ Jb» £gffi L T ^ 5 „ ^0*£E©±-3f i l ^ j $ L T m = 3 f f l ® # M i M M $ t l T ^ . 5 # ' , ( b H £ d ) ^ i t f S i & ^ ^ O m s e c H i C t f n 4 ?' Ji'%fZllC60om<^ZC£:fo&, %l 7Hz<Df%mWl\t%iJ&i-%„ # a /f y';u^(S]iC6(f[5]|gL A:
» J g f i S * > ^ 6 0 0 m s e c ^ K S a ! i t S W - ^ t ' , « * « « > ^ M t . n 5 o |S|lb)l!£[lIfi, t = 2 . 9 s e c £ g r f ft L fc JbeCogsfflftHi-e&Ztf, m = 3 fflffiiUSfj^S, D , #1 1 0 0 msec fUJIC rt? o -f Y ; i / ;£f r (c30°@$EUT^£o:S^®m=3ff l®IfSl j f fM, 0fs*^f^©lslfe*-cr©^j600msec fflic, /J p + «i/2*i««70.1 t iJDL, 3 f c , • 7 4 t - f < X 7 7 , ' > 3 y , s p i r K f t O ' g ' f t ^ * S & , m = 3 f f l ^ ^ i S i i ) f f l * ^ ^ t o § C i ^ | S M " C ' S ) § a ffloti®H-(:-m=3t-FW-7< ?)<i:|Hl<£LT^S3&>, j t£oT<,*sa>J±#r£-Z?#t t i \ , 4S?HC*3>o< ? > I H ] $ E L T ^ S £ L , (§]&.
l a i - 4 i l i , m 8. 1 - 3 ^ © l l l f f l m = 3 ©«iff§ii©lEliK£ , H n 4 ?";K#jfij(c40° gE ntzmu#n4 v^mzwtw.ztitzffl.m.7*a--7"-zR.m.Ltzko)'c&z,a mm(a.),(b)itzti?ti d?cM YA/ftjfiSti0, 270°©fiSJ§ffit&l"<^ 4b»-c?, ( c B r J S f l T ^ - S J: 7 K , # 6 - f e ? ? - 7 '
o - 7 ' t # 7 -fe? ^ - 7 ° a - 7 " e f i r- D-< ^ ^ ( S ! K 4 0 o g i n . T ^ 5 o HJt>*»(C# 6 7 ° n - 7 " 7?
(i&ffl* 5 '-f^iT*JD , fiS^©0K^7°7X-7*atifi<©a:F©KlJ7 h®fS]#K(Hl iELr i^
mgffi%m®wzfr<QmB?&&tiLWifcter>tzmz-®fcuz<> < « - , t P 5 i t ^ . 5 c i ^ j
8. 1. 3 ffl§1%W)iZ£ S 7°yX-7(Dmt
m<<§t&zn, ?•<'<-•?-mw&-f, ^trnKtzctt^tntz^ ^m<o%mx-it, 15-?+• v** (ch)©^xi?ff^*+'i:^sicqeff < 3 (Drn'Mic-D^rmmswiB^kcDmitim^tz,,
o ^ T ^ S o &q)ikm<»WtL, Sfefli#-^E10 8 9 © q e f f ~2.6©W?jft7 7 ^ r- r- -j\fifiU sec#ffi-f £StHli:itf @ Lfco
^ 8 . 1 - 5 H ( i , E l 08 9 (Ip = 1.5 MA, B T = 3.4T, q e f f - 2 . 6 ) S ) 7 ' 5 ^ / < 7 > - ? -
- 1 5 6 -
JAERI-M 86-175
ボロメーター出力，電子密度，軟X線信号から判断して，プラス:7電im.形成時の不純物混入が前
回lζ比べ多いと推察される。プラズマ電流立ち上げ調務時の放電例では，放電初期のA，+ej/2
が0.9と高く. q ef rが 3以下になる時でも，大きなMHD不安定性を起すことなく電流フラット
トッフ。lζ到したものもあった。また，今回の一連の実験の後半では，放電初期のβp+れ/2が
昨年lζ比べ高いにもかかわらず，昨年と同様なMHD現象を示す例もあった。 ζれらの事から.
プラズ7表面の限られた領域での電流分布が重要なノfラメーターであると推察される。従って安
定なプラズマ電流の立ち上げの為には. 8. I -4で述べるような電流分布を制御しつつプラズマ
電流の上昇を行う乙とが望まれる。
第8.1-3図は. qeff-3近傍の磁場揺動を示すもので， (a)はポロイダル角3σの舷気プロー
プの磁場揺動レベル db6 • (b)は(a)の矢印の時刻での Abo の空間分布であるo 同国b)の左側の
図は， t = 2.4 secを，右図は l=2.9secを基準lζ Aboを算出している。周囲電圧の上昇と同
期してm=3の磁場揺動が形成されているが.(b図左図から分るとおり約 70msec聞にポロイダ
ル方向に60。回転している乙とから，約 7Hzの周波数iζ対応する。ポロイダル方向Ir材回転した
後，回転が止まっているか又は回転速度が著しく低下しているように観測される。最初の磁土器丞
動形成から約 600msec後に再び比較的早い磁場煽動が見られる o r司b)図右図は， t = 2.9 sec
を基準にした dboの空間分布であるが.m= 3の磁場揺動があり，約 100msec聞にポロイダ
ル方向lζ3ぴ回転している。最初のm=3の磁場揺動形成，回転から次の回転までの約600msec
聞に， βp+ij/2が約0.1増加し，また，マイナーディスラプション，平衡配位の変化等があ
る為.m= 3の磁場揺動のみを求めることが困難である。従って乙の間でm=3モードがゆっく
りと回転しているか，止まっているかは断定できなL、。仮りにゆっくり回転しているとし，同位
相の所で回転が早くなっているとすると，周波数が 1Hz程度となる o
第8.1-4図は，第8.1-3図の最初のm=3の磁場揺動の回転を， トロイダJレ方向lこ4げ離
れた同じポロイダル角に設置された磁気プロープで比較したものである。同図(a)，(b)はそれぞれ
ポロイダル角が 900，2700の磁場揺動レベル 4boで.(c)図示されているように， .6セクタープ
ロープと.7セクタープロープではトロイダル方向lζ400離れている。明らかに#6プローブで
は位相がずれており，磁場の回転がプラズマ電流と近くの電子のドリフトの向きに回転している
のが分る。少なくともトロイダルモード数nがOでなく，ヘリカル磁場揺動が形成され，非対称
誤差磁場等の何らかの原因である位相になった時lζ回転しにくくなっていると考えることができ
る。
8. 1. 3 磁場揺動Irよるプラズマの変化
昨年の実験結果から， q ef fが整数近傍となり磁場指動が形成されるとともに，主プラズマ周
辺が冷却され，ダイパータ一室lζ粒子，熱が流入することが示された。今回の実験では， 15チャ
ンネル(ch)の軟X線信号を中心Ir主Irqefr < 3の放電について磁場揺動形成後の変化を調べた。
最初に主プラズマのバラメーター変化を示し，平衡配位の変動を述べた後，軟X線信号の変化に
ついて述べる。低q放電の例とし，放電番号 EI089のqeff-2.6の電流フラ ';J トトップが1.7
sec存在する放電に着目した。
第 8.1-5図は， E1089 Op=1.5MA， BT=3.4T， qeff -2.6)のプラス:7パラメーター
-156-
JAERI-M 86-175
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ff!8. 1-8HH*, 15ch(DikXmfa&%&fr&2>1tm%mt>-J-b(DX, E10 89 ©&«fflt=0.75
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の時間変化を示すものである。同図(a)は，プラズマ電流 1p ，周囲電圧V，，(b)は2rrnnマイクロ
波干渉から求めた線積分電子密度fned¥，(c)は，サイクロトロン放射 (ECE)から求めたプラズ
マ中心近傍の電子温度Te(O)の相対変化で，参考11:t = 3 secでのトムソン散乱より求めた電子
温度を付記した。同図d)，(e)及び(f)は，それぞれプラス:?中心近傍を見込む軟X信号Isx ，放射
損失Pr ad ，及び荷電交換から求めた見かけ上のイオン温度TFである。プラズマ電流立ち上り期
の t-0.77secでqeff- 3の周囲電圧の上昇があり， t -0.9 secでは強いマイナーディスラ
プションがあるo 乙のマイナーディスラプション前後で，電子密度が 2.1倍，軟X線信号が 15倍
以上 s 放射損失が20倍以上増加し，不純物混入が想像される。サイクロトロン放射から求めた電
子温度は1.3倍， トムソン散乱から求めた電子温度は t~ 1 secの時刻で 3KeVとなっているが，
非熱的な信号を受けている可能性があるため明確な乙とは言えない。少なくとも，マイナーディ
スラプション後温度が低下しているとは見られない乙とから， βpが 2倍程度増加しているとい
える。安全係数qeffが3以下となってもマイナーテ・ィスラプゾヨンが明度か生じ，その毎にプ
ラズマパラメーターの変動が観測されている。
第 8.1-6図は， FB 1で求めた平衡配位の時間変化を示すもので， (a)は電流電圧波形，(b)Jc)
はそれぞれプラズマ最外殻磁気面とトーラス容器上側の300リミター ，520 リミターとの距離 O30，
O 52 (d)は実効的な小半径 apである。 (e)(f)は， βp+ti/2，qeffの変化を示し， (g)はqeff
lζ対するA.+t;/2の変化を表わしている。安全係数qeff- 3前後で，O 30が約0.5cm， O52が
約 1cm減少し， a pが約 3cmほど増加してし、る。ん +t; /2は乙の場合， 0.3と非常に大き
な変化を示し，乙の変化分には先lζ述べたように(:ip の増加分も含まれている。同図(g)から qeCf
-3の所でsp+t;/2が上がり切るまでの間，プラズマ電流が増加しているのにもかかわらず
qeffが変化していないのが分る。乙れは， q ef fがβp+ t; / 211:依存する為であり，磁場揺動
による電流浸透は qeff-一定の情況で行なわれている乙とになる。 8.1.2で述べたように，放電
初期11:，8p+ t i /2が0.65と高い為11:qeff - 4のMHD現象がほとんど無く， sp +t;/2もqeff
-4でほとんど変化していない。他の放電の例もあわせて， qeff-整数での平衡配位の変化の
最大として .d( O30 )ζ1 cm， 4 ( O 52)ζ2 cm ， s ( ap)ζ3 cm， 4C8p+t;/2 ):::;0.3程度
の変化が観測されているが， FB 1コードで計算した範囲内ではダイパーター配位は保持されて
いる。ダイパーター配位でのプラズマ電流立ち上け.時には，乙の平衡配位の変化11:注意すべきで
ある。
第 8.1-7図は qeff - 3の磁場揺動前後の周囲電圧Vda)，小半径の85%の位置を見込む軟X
線信号 1S~ (b) ，ポロイタツレ角がそれぞ'れ 900，330。の位置にある磁気フ。ローフ、の磁場揺動レベJレ
.d bo (c • d) ，及ぴ， t = 0.75， 0.76， 0.7 7， 0.78 secでの .dbo空間分布 (e)である。軟
X線信号が急激に減少する時刻に同期して周囲電圧が上昇しはじめている。乙の急激な変化の前
11:比較的ゆっくりした変化が軟X線信号にあり，周囲電圧もわずかに増加している。その後 4bo
がわずかに変動し，急速な軟X線信号の減少，周囲電圧の上昇が起き，完全なm=3の磁場揺動
が現われているように見える。周囲電圧，磁気プロープもサンプリングが2m sec毎で‘ある為
正確な時間関係は言及できないが，周囲電圧と軟X線がほぼ同時で，磁気プロープ信号で完全な
m=3の揺動が形成されるのが 2-3 msecほとんどおくれていると見る乙とができる。
第8.1-8図は， 15 chの軟X線検出器が見る視野を表わすもので， E1089の放電のt=0.75
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secT?fflft*MS«SlEa*0fl5LT*So * * « « B E © « < 5 r e W + ' M i . Rp = 3.17m X&i), C<Dtp>£>frZ>&?*yi-*<D$.S?t-?:<omi&:£<l£i-Zo 7°7 X ^ 4 M > £ ch \3&B.ikfr, ch 1 ma&«;S'f-i!«J?i®£JliA. -c^30 &xiStM!f§fflJiu(aP£25,umfflBe K ^ ' K ^ n r ^ ^ 1
S§8. 1-lOHliEl 089©Sfc«*, t = 0.7 5 sec £»£ 0.7 8 5 sec FHIC&X $!©£*• + >-* ^ ©tli7j£l msec g i t 7°n. y b L f: fc©-e±Hmi, £ ^ +• V* ^©tbftffi *t©$fifc£iif flile .
y*^©t t i7 j£ , t=QJ5sec<DBiJjXMfettL1zi><D$:fSimTffliZ&to C<Offlfr$>, i § 2 ftmiZWtmzfttlX'atltiftX^&m^frftZ* tf, chl~3#S&J>L3~4msec©Fi3-£-©3£©ttt i&&*^fc&, ch4 ±0r t f f l i | f f l l t^-*^ '>LT^5o ¥*£|Wtt?#SflffliIffi£tE W ^ S i , *-j40.m/sec £itRltti§< , $\©ffi$[(t J: S feffl-c?*5 tBlZZ UZx, ch 5 - 7 © ft^tm'pLtz'&, nuft-m® ch 1 - 3 tfmtatzai*, nmfr^©^©sjcauc«k•§ *>©•? *
tt?)g8. 1 -7H(b)-efe#5ji«3, i iOeS^'Sawtooth^tt©B$i|5ll i i i^5li i iJ^"efTi^ n^ 0 3? 8. 1 -umit, 0a 1 -iogiT?^$nr^5s#.fij0i:^®^xiiff^-©§^ + y^^tb tKDBtffflMtt&lm^tzbCDX, &? * V*Ji'tiiJ]l$&m<DZ. >T - ^ f f i ^ n t t ' S . fUsE©7°7 x '^ f^£>£©ii t \^©J&|Jb#i i J lL£t ; , ^©H(C)i[B]mEfc**''r^7*x/>M ^ S i f t f t S o t0^i©Sctti©x^M ^©mfic, ch 4~7K(iJf 'Mfc^2 0 0~6 0 0Hzffl$gIl*i'jlbtl.,r/a ~0.6?I^©Sg-c;MHDiiS)^ '#ff iLT^5i#X.t .^ .5o Bf£lJ t -0 .87 5 sec -£?(£;*:#*£& XUff^O^-ft^'feD, feM'ft-f^jT'i'a^ttt^S. ^ © ^ , H8. l - 5 d t ?
So c : 0 ^ ( , ^ ^ ^ - f - V X 7 7°-> 3y^©«cX^ff#fflJg||i,^08. 1-UBiic^-to C M , 7 " 7 X - ? H © 7 7 y h H y / I ^ O t = 2.7-2.8 sec Falff l&XiHi-^©B^^ft^ LT1,1 S **, TcKKE^fc^^v- f t - r - f X77°-> 3 y ^ © t = 1.3 secjyWi«(£|W|1fftigSp£LT P5o 7yX-7ipiC ^ffiXttSawtoothlfoWjfr&btl&fr, ^ © K & i f l t>ftfcp0 ch 3-10 tcE^nSUfflW^JSKlJi, ST tokamak-c:||?liJ$^lTi^ea;S©IH]ei^©^Xi®fK r#0IIt F a l ^ ' f t i i a l D M S i ' ^ b T ^ - S C i ^ t , , r/a - 0.4 5-0.68 <Dfflicffi%A-tfft&UX:<.> Zt
[3MLXi,-<Zm&l£J:-WX&?>o M& 1 -12D!i , t =• Z 5 s e c t ' O v ( t - f ^ 7 7 " - > 3 V jftfffl, J^IUSE, &L>'ch5 ~8©l>CXiSSf-^fflB#FB!^t"c?*So T t K ^ f c i "5 It t =• 2.3sec J£«ST?B, «aft®iHi«Ei#i&nsfiiii*ia&ns**, »*Kaw**g<ttoTP«o t = 2.4 sec £ i I £ ' T , I^X||f-§-©gttigrtJA^J^ < ft 5 1 1 felt, Jiffl^lfcMS < « 5 7 - f t -x-f * 5 7°->a y(C§IJoTV.5o t = 1.3, 2.0 secTffl-7'f -f-TU X7 7°-> g y©HmFTfe(2
ft) Be25/*mOlKffl* » h * 7 1*^*'-lift 1.4 KeVt?*^ , ftffli*^*"-® 2.92 SltJfcW UTEt
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secでの最外殻磁気函が併記しである。最外殻磁気面の幾何学的中心は， Rp=3.17mであり，
乙の中心から各チャンネルの視野までの距離をdとする。プラス:7中心を ch13が見込み， ch 1 、二、
はほぼ最外殻磁気面を見込んでいる。軟X線検出器の前Ir.厚さ25μmのBe膜が置かれている
第8.1 -10図はEI089の放電中， t =0.75 secから 0.785sec閣の軟X線の各チャンネル
の出力を 1msec毎Ir.プロットしたもので上図では，各チャンネルの出力信号の対数を縦軸Ir.，
各チャンネルの時間変化を示したものである。まず周辺の軟X線信号が減少し，その後，より内
側のチャンネルの出力が減少してし、く様子が分る。乙の信号変化をより明瞭にする為に，各チャ
ンネルの出力を， t =0.75 secの出力で規格化したものを同図下図Ir.示す。乙の図から，周辺
冷却が2段階Ic分れて行なわれている様子が分る。まず， ch 1-3が減少し 3-4 msecの閉そ
のままの状態が続いた後. ch 4より内側の信号が減少している。平均的な冷却の速度を概
算すると，約40.m/secと比較的遅く，熱の拡散によるものであると推定される。 ch5ー7の
信号が減少した後，再び外側の ch1 -3が増加するのは，内側からの熱の放出によるものであ
ると考えられる。乙の後，プラズ7 内部からの熱の放出が繰り返されるが，最初の冷却現象と異
なり第8.1-7図(b)でも分る通り，熱の伝婚がSawtooth振動の時と同様速い伝播速度で'行制コ
れる。第8.1 -11図は，第8目 1ー10図で示されている時刻の直後の軟X線信号の各チャンネル出
力の時間変化を描いたもので，各チャンネル出力は任意のスケーJレで描かれている。前述のプラ
ズマ内部からの速い熱の放出が繰返し生じ，その毎IC周囲電圧にネガティフeスパイクが現われる。
乙の熱の放出のスパイクの前Ir.， c h 4 -7 ICは周波数が 200-600Hzの振動が見られ， Iゾa
-0.6程度の位置でMHD振動が存在していると考えられる。時刻 t-0.875secでは大きな軟
X線信号の変化があり，主主い7 イナーディスラプションが生じている。その後，第 8.1-5図で
述べたように不純物の混入と考えられる電子密度，軟X線信号，放射損失の著しい増加が見られ
る。乙の強い 7 イナーディスラプション後の軟X線信号の振舞いを第8.1 -11図IC示す。乙れは，
プラズ7電波のフラットトップ後半の t= 2.7-2.8 sec聞の軟X線信号の時間変化を示している
が，先IC述べた強い 7 イナーディスラプション後の t= 1. 3 sec以降はほぼ同様な振舞いをして
いる。プラズ7 中JC江傍では Sawtooth振動が見られるが，その反転は見られない。 ch3 -10
K見られる周期的な振動は， S T tokamakで観測されている磁気島の回転時の軟X線信号の時
間変化と同じ振舞いをしている乙とから， r/a -0.45-0.68の聞に磁気島が存在していると
考えられる。プラズマ中心での Sawtooth振動と磁気島の回転と考えられる振動とが完全に
周期している理由は不明である。第 8.1-12図は t~ 2.5secでの7 イナーディスラプション
前の，周囲電圧，及び ch5-8の軟X線信号の時間変化である。先IC述べたように t~ 2.3sec
近傍では，磁気島の回転と考えられる振動が見られるが，徐々に周期が長くなっている。-
2.4 secを過ぎて，軟X線信号の振動振巾が小さくなるとともに，周期が再び短くなり 7 イナー
ディスラプションに到っている。 t= 1.3， 2.0 secでの 7 イナーディスラプションの直前でもほ
ぼ同様に，振動周期が短くなり，振巾も小さくなった後‘ 7 イナーディスラップションが生じて
いる。
注) B.25μmの/JI民のカットオフエネルギーは約1.4KeVであり，光のエネルギーの 2.92乗に比例して質
鼠吸収係数が大きくなる。
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^ © H E S T - i i , ifemi5!Ifflffl/9p + * , / 2 ^ S ^ - 3 f c f c J 6 , tt&WiSPq etf © * £ 3 £ t t l *
(2) S^^Scqeff #3jyTKtt£B$fc£C*«J§$«|T?#E7'f ^v^/S](c|5j|iL/-^J^' -0J
&m<®tfcLX<l'>Z£r)lcffim£Wzo (3) ££&ifcqeff ^"3ia^T7°7Xv|g] i73©^^/ ! )^¥iS)W4^)SiLr |5 : + m/sec©ii
(4) MimftZmfefr t>, T'yX^&b&m^oi&Ol&tii&fflWltolz&V, £©IS, 0.4 5 < r / a <a8©ffi^-eMHDjgl!l*i#S-rSo C©)HffiW«.^©Kc(±i(i, H H ^ E E l c * ^ * 7~7,'>°4 tZW-otf, m&fc£r>Xli, $fr%lc&^-7 4 r- - T < * y 7° -> a ytUho
(5) $EfflZ.&^-?4+-7t4Xy7"i'3Vlc£t), yyX-rftnifr^l&ynmAtf&b, SkX sift §-^«> £&*(£*# <tto, a+ea, mm^mL< JUflnta* ****.
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放電E1089を例にとり.q off-3以下となった後のプラス・7 内部の変化を見た。他の低q放
電でもほぼ同様の変化が推察されるが，周辺冷却が生じている前に中心からの熱の出を見られる
現象がある場合がある乙となどから，もう少し系統的に調べる必要がある。なお，強いマイナー
ディスラプションが生じた後，不純物混入とみられる軟X線信号急増について，全チャンネルが
スケールオーバーせず測定されている場合を調べた結果，周辺から大きくなり，周辺からの不純
物混入と矛盾するものではなかった。
8目 1-4 まとめと今後の課題
観測されているプラズマ電流立ち上げ.期のMHD現象は，プラズマ表面近傍の電流分布に依存し
て生じると考えられる。今回，外部的な理由で放電初期の電流分布がより中心にピークを持つ分
布であったために，先11:述べたMHD現象が生じなかっ例から，何らかの手段で表面近傍の電流
分布を制御する事により，乙のMHD現象が抑制される乙とが分った。 qoff=3をスムーズに切
る為の最も簡単な方法は，プラズマ電流の立ち上げf速度をゆっくりとする乙とであるが，放電時
聞に制限があるため，現実的な手段となるか疑問が残る。プラズ7 のブレイクダウン時，まだ温
度が低く電流が浸透しやすい時期11:q offが3以下になるよう高速のプラズマ電流立ち上げもひ
とつの手段かも知れない。最も興味あるプラズ7電流立ち上げは，プラズマ電流の増加とともに
プラズマの小半径を大きくしていく方法でプラズ7が広がってゆく分だけプラズ7 表面近傍の電
流勾配がゆるやかになるものである。更に乙の方法では. q .ffが一定のままプラズ7電流を立
ち上げる乙とも可能である。但し，乙れらの方法で電流浸透をうながしすぎて，プラズ7 中心で
でのqo< 1となる乙とがJT-60の臨界条件達成に必ずしも有役とはb、えいので. q eff -3で
の大きなマイナーディスラプションをさける程度11:表面電流分布を制御する必要があろう(第10
章参照)。
今回得られたプラズマ電流立ち上げ期のMHD現象をまとめる。
(1) 安全係数qeff整数で生じるMHD現象は，プラズ7表面近傍の電流分布に依存して生じる。
今回の実験では，放電初期のβp+~i/2 が高かったため，比較的高い q eUの不安定性は
生じにくかった。
(2) 安全係数 qeUが3以下になる時比生じる磁場揺動でポロイタツレ方向11:回転した例が---o'IJ
だけあった。磁場揺動はトロイダル方向にもモード構造を持つヘリカ Jレな揺J!lJである。乙の
例では，磁場揺動がある位相になった時11:回転速度が遅くなり，その位相からずれた時lζ再
び速く回転しているように観測された。
(3) 安全係数q.ffが3近傍でプラズ?周辺の外がわから平均的な速度として数+m/secの速
さで冷却されている。周辺の軟X線信号とほぼ同時に周囲電圧が上昇しはじめ，軟X線信号
が下がった後m=3の完全な磁場揺動が形成されている。
(4) 周辺冷却直後から，プラズ?中心近傍からの熱の放出が周期的に生じ，乙の間. 0.45 <
r/a <0.8の領域でMHD振動が存在する。乙の周期的な熱の放出は，周囲電圧にネガチィ
プスパイクを伴うが，場合によっては，非常に強い7 イナーディスラプションとなる。
(5) 非常に強いマイナーディスラプションにより，プラズ?外部から不純物混入があり，軟X
線信号が外側から徐々に大きくなり，電チ密度，紋射損失も著しく増加する場合がある。
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(6) ££$y&q e f f #*3 MTlZKofz®., 75 Z-7(p>bT:lZSwtoothMW]ft&<Q ,0.45<r/a
<o.68(Dmi£-zffi%BiJ)mifi;Lr^z>£?tm»j)mMztitza sawtoothtm%mt% ?LZ>n&M®£l±&l[Bi)mfflLX^2>o CC3j^^®Bl i i© |5 !^^S< ' j : ? , £li!)ffli!IrlJ£vh
(7) £ £ « t f c q e f f ^ S m J a ^ i ^ 5 B i i ' # ^ 7 ° 7 X - v f f l ¥ ^ E i i ^ ^ i t L , J (<?3o) < 1 cm , <*(<5S2) ^ 2 cm, J ( a p ) ^ 0 . 3 | S ^ f f l S ^ ; ^ b ^ | | ® J $ ^ c Q / 9 p + « j / 2 © g l t r )
* t f t K M H D S f t K B t t i L f c ^ t t ( O i i H 4 a - < 5 o ^ @ , «JcX«ff^©«Wr®*Sg. q . « ~ 8
MHD^s^ti*^fi*tiT^5=fc9K^x.t>n«o ^Mmtitzm.mikn.(D^Kxmt^^, %
(1) K. Ushigusa e t a l . , J A E R I - M 8 6 - 0 5 8
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JAERI-M 86・175
(6) 安全係数q.rrが3以下になった後，プラズ7 中心では Sawtooth振動があり，0.45吐 /a
く 0.68の領域で儲気島が回転しているような振動が観測された。 Sawtoothと磁気島と考
えられる振動とは位相が同期している。乙の両方の振動の同期が短くなり，振動の振巾が小
さくなると 7 イナーディスラプションとなる。
(7) 安全係数 qerrが整数近傍となる前後でプラズ7の平衡配位が変化し， 4 (o 30) < 1 cm，
J ( O 52)ζ2cm， J(ap)ζ0.3程度の最大変化が観測された。ん+1!; /2の変化分
の中にはんの増加が含まれる場合もある。
最後ICMHD現象Ic関連した今後の課題を述べる。今回，軟X線信号の解析の結果 t qeff--務
数近傍の周辺冷却後Ic複雑なMHD現象がプラズ7 内部で生じている乙とが分った。限られた放
電例について解析したのみであり.全ての場合Ic同様の現象が生じていると期待できないが，ま
ず。フ。ラズ7 表面でキンクモードのような磁場揺動が生じ，プラズマ周辺が冷却され，より内部の
MHD不安定性が誘発されているように考えられる。今回得られた実験放電の軟X線信号を，多
くの場合についてより詳細に検討することが必要であろう。実験の観点からは q.ff- 3で多量の
不純物混入が生じず，また，著しい電流浸透 Uiの増加)を生じない程度ICプラズ7 表面での
電流勾配を小さく制御するようなプラズ7電流の立ち上け"シナリオを見出さなければならない。
参考文献
(1) K. Ushigusa etal.， ]AERI-M 86-058
-160ー
JAE
RI-M
86-175
I
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2 1 t (sec) t (sec)
( b ) ( a )
昨年の放電E683 (左図〉と今回の放電E1024 (右図)の比較。放電条件は同一
でBT =423T。
第 8.1-1図
JAERI-M 86-175
E683 E1024 (V)
V , O h
- 5 -
-10 -
•kJ+Jf" npwwvv** '
0 . 8 1.0 1.2
Ab„
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0 . 8 1.0 1.2 ( s e c )
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( a ) q £ f f o, 5
( s e c )
E683 "E1D24
1.2%
( b ) q e f f ^ *
IS 8.1 - 2 ® ^^-(OmmE 683b$®<D&mE 1024©«i#iSfj©itfXo (a) qeff ~ 5. M® WEVi£30°7"a-7'<DMigiffiWll"<->L<Jbe , 2kV Jbff<DQ$)fttifj<%tli'tl
- 1 6 2 -
]AERI-M 86-175
E683 4
E1024
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， : t酬酬i1.0 1.2 0.40~ 1.0 1.2
2
~州向(%) 1
:イザ~(%) 0.2
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-1 ー0.2
-0.4 2o:ii 1.0 1.2 (sec) 0.8 1.0 1.2
(sec)
( a) q_u '" 5 eff
円;トイ叩-41.5 1.6 1.7
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可ム
- 1.5 1.6 1.7 1.8 t (sec)
( b ) q ~eff
1.2%
1.2%
第 8.1- 2図 昨年の放電E683と今回の放包E1024の磁場揺動の比較。 (a)qerr - 5， 周囲
電圧VIと300プロープの磁場鎚動レベル L1bo '及び L1boの空間分布がそれぞれ
描かれている。
一162-
JAERI-M 86-175
( b )
f S 8 . 1 - 3 0 £ £ # » q e f f ~3&®<DW.i§ffimomo (a)30°7°n-7'©Sgi§JIljlU-~c,>u Jbe,
(b) ZtlZ'tl. t = 2.4 sec ( £ f j ) , 2.9 sec (ZiM ) £ £ ¥ £ L^: Jbg(D£
K^ffio E 1095, B T = 4.5T
- 1 6 3 -
]AERI-M 86-175
3 (%)
2 ~ ( a )
Abe l
。E1095
e. 30・P
ー21 ' 2.4 3.0 3.5
tt↑ t t↑ t (sec)
2.4 2.5 2.9 3.1 2.436 3.0
t-2.4sec 2.9se巳
-1.2%
( b )
第 8.1-3図 安全係数 q.rr- 3近傍の磁場揺動の例。 (a)300プロープの磁場振動レベル L1bfl・
(b)それぞれ， t == 2.4 sec (左側)， 2.9 sec (右側)を基準とした .1bOの空
間分布。 E1095， BT == 4.5T
-163-
JAE
RI-M
86-175
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0.0
6be
l-∞品|
2.55 2.5 2.45 2.4
(seC>
トロイ夕、ル方向1<:40。離れたと 6セクター.主 7セクタープロープで，
-3図と同じ振動を比較したもの。 (a)，(b)はそれぞれ， 900， 2700の JbOを比
較したもので，(c)はトーラス上側から見たプロープの配置。
第 8-1
t
第 8.J -4図
JAERI-M 86-175
1 ft: i ,...LAJ... 1 / ' i * * I M i : 1 i E J . .
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I I 1 I J 1 fcr=
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2 ,-f \ 3 t(sec)
S 5 8 . 1 - 5 H S i ^ S ^ - E lO89Oft(?E-C !ffl7'7X-!">*7>-^-0IBfRi]a :to B T = 3 . 4 T „
•165-
]AERI-M 86-175
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2 1 4
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t (sec)
放電番号EJ089の放電でのプラズ7 パラメータ『の時間変化。 Br=3.4 To
-165-
第 8.1-5図
J A E R I - M 86-175
30 (cm)
5
4
3
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E1089
B - 3.4T
( b )
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JAERI-M 86-175
E1089
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3
F、02 2
t: (sec) 1
ω
最外殻磁気面計算コードで求めたプラズ?の平衡配位の変化。 (EI089)
-166-
第 8.1-6図
J A E R I - M 86-175
t = 0.75sec
(V) 10 — ( a )
5
i
- ^~*~—' 1 i
(a.u.)
0. 76sec
0 .77sec
0.78sec
1-2%
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2.4%
2.4%
( e )
! 8 . 1 - 7 H E108$®q<!,~3i5:®CDffimn&VAa), r / a ~ O&SiS&tstoXmfe-mb).
- 1 6 7 -
(V) 10
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1 (a.u，・
5 (ch 3)
Z sx
1
8be
o 3
(%) 2 ~ e-3300
Aba W1
。-1 0.75 0.76 0.77
JAERI-M 86-175
t c 0.755ec
1.2%
( a )
0.76sec
1.2%
(b )
O.77sec
( c )
( d ) 0.785邑c
0.78 0..79
t (sec)
( e )
第 8.1-7図 E 1089の q.ff-3近傍の周囲電圧Vda). r /a -0.85を見込む軟X線信号(b).
それぞれ900，3300プロープの.dbol c). .d bOld)及び.10m sec毎の.dbIJの空間分布
-167-
I oo
PIN DIODE ARRAY
E1089 t=0.75sec
> » i
S oo
M 8 . 1 - 8 I 2 ] ^.Xmkth^o E1089fflt = 01b &<zcls<D&?\.®m%'&fim%&-Z7F.ZtlX^%c
』〉問問
[lz∞町tHJ『印
PIN DIODE ARRAY
t=O.75sec EI089
ー】由∞i
軟X線検出器。 E1089の t= 0.75 secで盲の最外殻磁気面が破線で・示されている。第 8.1-8図
J A E R I - M 86-175
E1089
t (sec)
!8.1 - 9H 15ch©ftX«fflt^m*0«*ttOfi?ra«b ( ± H ) t. B$gij0.75 secT?Offl-C* fWbLfc^chOUl^SEfto E1089
-169-
JAERI-M 86-175
10
(a.u.)
1og(ISX)
1 0.75
7
F
1.0
VA
FD
TA
除
AM
.75
第 8.1-9図 15 c hの軟X線信号出力の対数の時間変化(上図〉と，時刻 0.75secで・の値で‘規
格化した各 chの出力変化。 E1089
-169ー
JAERI-M 86-175
( d/a ) chl3 ( 0.04)
chl4 (-0.05)
ch 4 ( 0.77)
ch 3 ( 0.84) ch 2 ( 0.92) ch 1 ( 1.0 )
0.8 c (sec)
0.87
.1-10H lSchikxmn^O&ifkmiko d/&!i.£chWM.&ts7'7Xv'h¥-&o &ch© ffi<&li-&M*>r-»-C"ffi^r^Zo (E1089)
•170-
( d/a )
ch13 ( 0.04)
ch14 (ー0.05)
ch15 (ー0.14)
ch12 ( 0.11)
ch11 ( 0.19)
ch10 ( 0.27)
ch 9 ( 0.36)
ch 8 ( 0.44)
ch 7 ( 0.52)
ch 6 (0.60)
ch 5 (0.68)
ch 4 ( 0.77)
ch 3 ( 0.84) ch 2 ( 0.92) ch 1 ( 1.0 )
]AERI-M 86-175
0.8 0.87 (sec)
第 8.1-10図 15 ch軟X線信号の時間変化。 d/a法各 chが見込むプラズ?小半径。各 chの
縦軸は任意スケールで描いている。 (E1089)
-170-
JAERI-M 86 -175
( d/a ) chl4 ( -0 .05)
chl3 C0.04)
chl5 ( -0 .14)
chl2 ( 0 . 1 1 )
chlO ( 0.27) c h l l ( 0.19)
E1089
ch 9 ( 0.36)
ch 8 ( 0.44)
ch 7 ( 0.52)
ch 6 ( 0.60)
ch 5 (. 0.68)
ch 4 ( .0 .77)
ch 3 ( 0.84)
ch 2 ( 0.92) ch 1 ( 1.0 )
Ol.~,V l^J\s~) L*^ VIAJAJJN
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2.7
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i 8 . 1 - H H ! 1 5 c h D ( X i ^ t ^ O B # P ^ < b o = & c h © « t $ f t ( i f f i ^ ^ y - ^ o ( E 1 0 8 9 )
• 1 7 1 -
( d/a ) ch14 (-:-0.05)
ch13ι0.04)
ch15 (ー0.14)
ch12 ( 0.11)
chl0 ( 0.27) chll ( 0.19)
ch 9 ( 0.36)
ch 8 ( 0.44)
ch 7 ( 0.52)
ch 6 (O.60)
ch 5 (， 0.68)
c:h 4ι0.77)
ch 3 ( 0.84)
ch 2 ( 0.92) ch 1 ( 1.0 )
JAERI-M 86-175
2.7 t ( se巴
2.8
第 8.1-11図 15 ch軟X線信号の時間変化。各 chの縦軸は任意スケーJレ。 (E1089)
-171-
JAERI-M 86-175
!8. 1 -12H 7*7 X v USE 7 7 7 1-1- •y7°Bf©-M7--T^X77°i '3 Vitf jOJllHlI lEi ch 5 ~ 8 Comxms-^CO^mmto ( E 1089 )
- 1 7 2 -
]AERI-M 86-175
3 (V)
2
V， l
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10.00
(O.U.~ 9.00
Isx 6.00
7.00
6.00
5.00
~.OO
$.00
2.00
1.00
2.3∞ 2.4∞ TII'E CSEC)
2.5∞
第 8.1-12図 プラズマ電流フラットトップ時のマイナーテeィスラプション直前の周囲電圧と
ch 5-8の軟X線信号の時間変化。(E 1089 )
-172-
JAERI-M 86-175
8.2 7 ^ 7>^-f=ss >
8.2.1 (ilitofc 3-HJ<Dfgg&-j?ii, a yf'-f - y g - y ? " • -> 3 y l> 4>£a6fc£->g y MU 34 ©•?•&&/ 2 £U*
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H8. 2 - l | l (C^bfCct-3(C, 7-' ^ 7.7-f^m yj$jg (A I p/A t MA/sec) £T-V X 7 7°y
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q e f f = integer ttJT££i;-5 MHD^^&®|HjS( i , gltfc-eti^nftl-efe S ^ , (MIC, + y? . 3M 7°®fe©-r?*)Si-rn«', ^©^-jitjSR^tSo 4isi©7°7Xvr-±1 Mis]
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BiSfl £>*<&!?, f -f X77°y 3 vmg.$>&<te-otz!, f V X 7 / ' > 3 yiiSfflii^fe© ©5*>, 2 oliSiJS^cpgiSi&i &£(;£:&©-?& 5 o. El 03 6 i E 1 03 9(2,-74 :*--• f>f X77°-> 3 y f t o o V T , V / V ^ 4 S ^ * ^ t B $ n , C - s t o p - N - s t o p t&'ilLM mmttm-c<>< y> - • r •< x 7 7° •> 3 yKM -^:0 •^^m&.m^^^.icMtmm&mi, £^ftJWI9:* - £ i teC-stop0n$S&£g< LizCtT', m'&.c<DM®T-i x 7 7 ° y 3 v it £Hfc<fc-3ifc0
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- 1 7 3 -
JAERI -M 86-175
8.2 ディスラプション
8.2.1 はじめに
今回の実験では，コンディショニング・ショッ卜も含めた全ショッ卜数 134のうち約 2害Jjが
メジャー・ディスラプション1<:至った。前回と同様に，とれらのディスラプションをその原因に
よって分類するとともに，ディスラプション速度(電流消滅の傾きの最大値)をディスラプショ
ン発生時の電流に対してプロットし整理した。また，今回はサプミリ波干渉計によりプラズマ電
流立ち下げ時の電子密度が正確に測定されたので，そのデータをもとにプラズマ電流立ち下け時
のプラズマ電流と電子密度の関係を調べたoそして， Hugi I1タイアグラム上1<:，プラズマ電流
立ちて下げ時のディスラプション領域を定めた。
8.2.2 ディスラプションの概要
前回の実験と同様に，テ'ィスラプションを，①真空/墜との相E作用!Lよぶもの，②qeff
integerで発生したもの，③密度限界を越えて発生したもの，④プラズ7電流立ち下げ時 IL生
じたもの，⑤制御不良により生じたもの(今回新たに加えた)，の 5種類1<:分類した。そして，
第8.2-1図に示したように，ディスラプション速度 (s1 p/s t MA/sec)をディスラプシ
ョン発生時のプラズマ電流値1<:対してプロッ卜した。図中，破線の領域は前回の実績である。
今回のディスラプションの特徴は以下の通りである。
(1) 分類②q.ff i n t ege rで発生したディスラプションがない。
qeff = integer付近で生じるMHD不安定性の同定は，現状では不可能であるが，仮1<:，
キンク・タイプのものであるとすれば，次のように解釈できる。今回のプラズマで'I;t， 前回
に比べ，プラズマ電流立ち上げ時のん+ドiが高く，電流分布がピーキングしている局
えられる。従って，今回は不安定性の成長が小さく，メジャー・ディスラプションに至らな
かった。
(2) プラズマ電流の上昇とともにディスラプション速度も涼くなった。
今回は，プラズマ電流 2MAのオベレーションを試みたので，ディスラプション発生時の
電流値も高くなり，ディスラプション速度も速くなった。ディスラプション速度の速いもの
のうち. 2つは制御上の問題から生じたものであるoEl036とEI039は，マイナー・ディ
スラプションKつづいて， V/V電位異常が検出され， C-stop → N -s topと移行し無
制御状態でメジャー・ディスラプションlζ至った。本体電位異常発生花対する対策を施し，
全系制御設備ではC-stopの時定数を長くしたととで，以後乙の種のディスラプションは
生じなくなったo
(3) プラズマ電流フラット・トップ時に，電子密度が急増し，ディスラプション1<:至るものが
目立った。
第 8.2.-1図中 1。は，プラズマ電流がフラット・トップの時，電子密度が急上昇し，ディ
スラプfノョン1<:至っ.たものである。 EI072は，ポンプ・リミタ実験の初めのショッ卜であ
るが，ポンプ・リミタ配位へ移行と同時に密度が急上昇している。とのようなディスラ目yプ
ションは，リミタとの接触あるいは他の原因による不純物等の突然の混入により生じるもの
一173-
JAERI-M 86-175
x&V), 7* x77°-> 3 viiffifeii^o \Bimizit, M-£M%sv+ftU=>yr<<->3~yw
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-174-
]AERI -M 86-175
であり，ディスラプション速度も速い。回避には，~空容器の卜分なコンディショニングか
必要である。また，過大なガス・バフも原因となるので，適正なガス・パフ量を選ぶことも
大切である。
(4) プラス守マ電流減少時のAR制御法の改善により，プラズマ電流減少11寺のディスラプション
速度が小さくなった。
プラズ7 電流減少時IL，A ~repro を外lζ シフトさせ，ダイパータ配位からリミタ配位への移行を
遅らせ，かっ，移行の速さも減らすような制御法を途中からとり入れた。その結果，第 8目 2-
l図中 4*で示した制御法改善前のディスラプションのような速いディスラプションはなくな
った。
8.2.3 プラズマ電流立ち下げ時密度限界
プラス，" 7電流立ら下げ時のディスラプションは ，Qe(f integer付近で生じる MHD不安定
性lζ起因するもの以外は，ダイパータ配位から固定リミタ配位への移行時の電チ密度上昇で密度限界
を越えて生じると考えられる。今後， NBI加熱実験において高密度のプラス:7が得られるように
なるが，乙の時，ディスラプションを回避するために，密度限界を越えないようにプラズマ電流
と電子密度を下げなければならない。今回の実験では，サブミリ波干渉計によりプラス・7 電流立
ち下げ時のかなり遅くまで電子密度のデータが得られた。そとで.プラス，'7電流立ち下け、時のフo
ラズマ電流と電子密度制御の指針を得るという目的で，ディスラプションのデータをもとに，
Hugi 11ダイアグラム上に qeffの高い領域の密度限界を調べた。
プラスー7 電流立ち下げ時のプラス'7電流と電チ密度の聞係を，電子密度が最大になった11初五ら
時間とともにHugi11ダイアグラム上にプロットしたのが第 8，2-2である。黒ぬりはディスラ
プションを表わす。黒ぬりが 1個のものは，メジャー・ディスラプション，速なったものは7 イ
ナー・ディスラプションである。シンボノレわきの数字は，時刻である。プラズ7 電流が一定の時
は， 1/ qeff = cons tで左側へ移動する。プラズマ電流立ち下げと同時に 1/q cffも下がり始め
る。図中。は，ダイパータ配位から固定リミタ配位への移行を表わす。多くのショットでは，ダ
イパ~タ配位から固定リミタ配位への移行時に電子密度が上昇するので，カーブが右側へ膨らむ形と
なるQ 電-f密度の上昇はショット毎1<::異なり，同じパスをたどってきた E1100とE1054のうち.
前者は電子密度の上昇が大きくメジャー・ディスラプションlζ至るが，後おは7 イナー・ディス
ラプションにとどまっている。また， E 1098とEI050も同じパスをたどるが，前者は電イa
密度の上昇がなく， EI050はかなり大きく膨らんでいる。両者のダイパータ配位から固定リミタ配
位 移行する時の平衡配位をみると，第 8.2-3図のようになっており， EI050は，プラス'<
境界がリミタ配位移行後も30度リミタとポロイダル・リミタ lζ根めて近い平衡配位となっているc
そのため，リミタとの相E作用が強くなり，電子密度の I~界が大きくなったものと考えられる。
第8.2-3区Kd)1とは.特1<::，30度リミタを通る磁気面iも描いた。 ζのような，ダイパーヲ宝へ続
く磁気面の存在も，プラズ7 周辺の排気能率を高め，電チ密度の上昇を抑制するのに役立ってい
ると考えられる。メジャー・ディスラプションとマイナー・ディスラプションの生じたJ認をもと
に，第8.2-2図中太線のように密度限界を決めた。同図より， qef( >17では村 1:係数M<I.4
の領域が密度限界内であり，乙の領域を目標IC.プラズ7 電流立ち下け'11与のプラズマ電流と電子需度
-174-
JAERI-M 86-175
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- 1 7 5 -
AERI-M 86-175
を制御すれば，安全にプラズ7 を消滅させられる ζとがわかる。
以上の結果から，プラズ?電流立ち下げ時のプラズマ制御上の留意点をまとめると，以下のよ
うになる。
(1) プラズマを安全に消滅させるには.qeff>17， M <1.4の領域Ie:向ってプラズ7電流と電チ
密度を制御すればよい。
(2) ダイパータ配位から固定リミタ配位への移行時の電子密度上昇Kより，密度限界を起える
可能性がある。電子密度の上昇を防止するためには，
① 第 8.2.-3図(aぬような.多数のリミタと相互作用するような平衡配位を避ける。
② 固定リミタ配位へ移行後，第8.2.-3図d)のように，スクレイプ・オフ層とダイパータ
室を結ぶ磁気面を形成する。
③ プラズ7 と接触するリミタのクリーニングを十分行う。
乙とが重要である。
また，次回よりプラズ7 水平位置の検出法がシャフラノフ・モーメント法になるが，乙れによ
り，プラス'マ水平位置の制御が今より自由になる。固定リミタ配位への移行時の電チ密度上昇が
ディスラプションを引き起乙すとしても，プラス:...電流が十分小さければ危険性は低い。従って，
プラズ7 電流が十分小さくなるまでダイパータ配位を保つ乙とも必要である。
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プラズマ亀流立ち下げ時の密度限界第 8.2-2図
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ダイパータ配位から固定リミタ配位への移行時の長外殻磁気函第 8.2-3図
JAERI-M 86-175
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- 1 7 9 -
JAERI-M 86・175
a 放射損失.不純物関係
《はじめに》
86年3月期)(以下I '86 Jと略す)は計調IJG.iの調墜期であるため.敏射fH失.不純物関係のJi・
il!IJ器も徐々に立上がってきたとは Eミえ.定量的fJ.議論は限られる。放射m失の分布.不純物挙動.
グローパルはエネルギーバランス等の詳細な検討は，ボロメーターアレイ.各.Ii1i分光21tが順調に
稼動する. 6)J以降の実験で司能となると思われる。以下の議論では，主としてプラス.7のが'j(fl
度について述べ.品後IL:イオン温度測定が司能は高分解能結品分光器のデータを紹介する。
《計測器について》
以下の議論に閑辿する計測器を第9ーl友にぷす。いずれも測定点数(i'1:flll自I(jに 1.r!.i、である。
また.ボロメーターと PHAは '85より継続的に稼動しているため.今JUIとの比較.検討があ
る程度司能である。分光器については.分光写真の段階であり.ダイパーター.リミターの~1，í fiC
位の放電(ディスラプションも合む)を軍ね綴りしたものである。
Kポロメーターからの検討》
第9-1図は.プラズマ電流の¥L.上げから 400msec聞における，ポロメーターの受'Jeパワー
をぷしている。図(a)，(b)は，ともにプラズ7 の立上げ「直後の電流値が 700kAとなる僚に制御した
例で. '85. '86の典型的なショットをそれぞれ示しているo また， これらは全て，放電形式とし
てはダイパーター放活のショットであるが，夕、イパーター配位の形成は 300msec以降であるの
で.こ乙で着目する 150msec以内では，リミター放電の場合も共通である。
'86の場合(図(b)) • 70msec付近のピークは '85(図(a)) と共通であるが. 120msec付近
で再びピークが生じている事から，今期のプラズマ電流立上げ時'i.放射損失量が多いと考えら
れる(第2章では，立上げ時の電子密度やプラズマの変位等の比較から.この様な差が生じる原
因を検討している)。図(b)の様な傾向は85ff.6月末のリーク直後のデータ(例えばE600)ILも
見られるが.今回は. TDCが十分ではく，壁が不純物の混入しやすい状況であったのであろう。
よって. '86で放電初期のPp+t;/2が高い(第 2章参照)のは.不純物混入による放射損失に
よってプラズマ周辺が冷却され.電流分布が，ピーキングの傾向を持ったためと解釈される。ま
た，プラズマ電流のフラットトップにおける sawtooth振動が. '86では観測された(第 7章参
照)理由も，放電初期IL:形成された，比較的ピーキングした電流分布が関連していると見る事が
できる。
第9-2図は.プラズマ電流のフラットトップ後半において，プラズマ電流と一周電圧との積
( 1 p x Ve)と，ボロメーター出力とをプラズ7電流IL:対してプロットした図である。図(al.(b)はそ
れぞれ，ダイパーター，リミター放電についての図であり，黒ぬりの '85と白ぬきの '86の場合と
を比較している。
まず，図(a)のダイパーター放電の場合について検討すると. lP x Veの値が同程度である事か
-179-
JAERI-M 86-175
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**) '86-C i«'85iit'<rft'.GB$Bg*<g^fc46, -^HKICfr^-TS inductive ttfi£##'J>ttl'£ ^ x .
&n5**, ttmBSte*^(5l^'«ijT?it«L-rfe '86©7j*'fi*i-e*5o -180-
JAERI-M 86・175
ふ一周電圧については差がない事がわかる(企.ム)。また.ポロメーターの出力も殆ど同じ
で，プラズ7 電流K対する依存性は小さい C..O)。ここで注意すべき点は，ボロメーター出
力が. '85と '86とで同程度であっても.放射鍋失量はその強度分布形状11::よって値が異なる事で* 1
あるイしかしながら. '85の実験で，ダイパーター配位においてはプラス・?と墜との相任作用が
少なく.不純物混入の抑制11::有効であった事 グローパルな不純物の閉込め時聞が数 lOOmsec
であった事(1) .後述の Zelf の検討等を考えると.立上げ時11::混入した不純物は，プラズ7
電流のフラットトップ後半では殆ど排気志れ. '85と同程度の紋射tf.l失量となっている IIJ能性も
十分ある。
次』ζ，図(blのリミタ一般屯の場合について述べる。 '85において. 500kAII寺のポロメーター
出力が 700kAの場合より大きくなっているが.同時KiJIIJ定していた 4chのシニスター[1) fC
よれば. 500 kAで1まノぜラポヲ分作i. 700kA以上では一線な放射強度分布となっていたので，
放射街失hlはプラス:7;ti流とともにtl".加している (500kAのデータに対して 3/4のiJl:みをつ
けて 700kA以上のデータと比較すればよい:前出の脚注参照) 0 '86の場合は，リミター放屯の
ショット数が少いため.精度が議ちる話となるが.同様の傾向を持っている様である。また.IL
上げ時の議論で述べた.不純物の混入をtnきやすい樫の状態を考慮すれば. 1 MAにおけるポロ
Jータ -tlliJが '86で大きいのは.墜との相可.作用iとより. '85より放射儲失が大きいためと考え
て良いであろう。よって. '86においては. '85より Ze ffが高いと考えられる。 Ve' Zefr /
Tclの関係より 2cfrとT.の一周屯任への寄与は相反するんー向であるから，図(b)において.'86 '1<* I
の一周:屯FEが低いのは.letr の上"をしのぐ程度にTcが Ut.しているとJ思われる(残念ながら，
これらのショット Kおいて. PHAKよる屯子温度測定は十分な精度がなかった)。
以上をまとめると次の様になろう。 '86は政屯洗浄が不足しているため.放，[1初j切に曜からの
不純物混入による放射鼠失の増加が見られた。ダイパーター配位は不純物の混入抑制Iζ有効であ
るため，プラズ?電流のフラットトップ時は. '85と同程度の放射鎖失となっている様であるが，
リミター放電では，墜との相互作用により.放射鍋失の増加が子恕される結果となっている。
よって今後の実験においては.放電洗浄K卜分な時聞を貸すとともに.コンディショニング周の
リミター放電を適切に混じえるなどして.墜を清浄11::保つ必要がある。第 9- l(c)図は. 1 MA
でプラズマ電流を立上げた場合のボロメーターの出力であるが.闘blと比べて，放射鍋失の増加
が見られる。今後，プラズ7 電流値が大きく.フラットトップが長い般電が要求されるため.高
L、電流値でプラズマを立上げる必要があり，墜の清浄度は益々重要になると思われるo
*) 例えば，同ーのボロメーター出力 (U4ポート. 1チャンネル)でも，放射強度の半径方向分布を，
パラボラ，一様. [凶型(r = a/2で強度比が 1→ 2とステップ状IC変化する場合)と仮定した場合で
は，算出される放射損失置の比は. 3/4 : 1 : 7/6と怠る。
**) '86では '85と比べて放泊時聞が長いため，ー周電圧に寄与する inductiveな成分が少ないと考え
られるが，放電開始から同時刻で比較しでも '86の方が低めである。
-180-
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((Zeff (COC^rl
_ £ m If Z e f f =
He
n e : m^-W& rii : 4*v&& Zi : AXvwmMW.
^#t t ;K^7°7x ' -7®Ji^ , z« f f= l i t t l e 7°yx^WmM.frt>&&Z>W.im±-<oz,iS
(Ze7f ) K o ^ T f i , ^7«T '^ |5 f$n r i ,>So CC-e«PHA^t.*t t jL/ :Zeff (2) (z r r? ) izi^r<Dmi&tinz-50
S 9 - 3 H I C . PHAICJcS&X^X'*:? r- 7 A£jS-f 0(I f== 1.5MA. t7e = 1.4xl01 9
m-3 . 3 M ' < - * - ) „ '85T-!±5KeV#i£lC, -T^yOK*, K^ S ' O ' ^ M t l i ' f c o '86T? (i. &ffi i§©&ftfc.£3#$li0ffiT«&5fc00. H©jifc, n « t t 7 ^ . [ i i ^ . t i . ^ j : i \
m9-4H«, Zen t Zeff £©*!&§£* irig|-e, 7 - 5 x - ^ i a f t © 7 5 , ^ , 7 ° o # © x - ? K o i > t / a , (. LTOS„ H * . • . • . D ! 2 £ j £ < i « s « © & g i ± £ l : 1 £4S5£U O. A (i. ^EPSrtttt/c-r'-S'itfctL. *ti-e'tit£Jit©*, $ I I©*£4K£ I *:«£©#-<?& 3 0 ft® JCIi. Ze/** JU 4 # - r-^t>©Mi]^T*Sfc«>. SM'«-7-EffiH#tel0cmgg off-axis i f i5*«. 7°yZ-?Lp-bttiB;XZen ®mmi-HStfc>b2^®X~MmJi±.X'<Dmt^x.X&^o
Zll? Offi&ic-D^xIt. Te(r )ffl*«g5£fcj;<5 §££#;*:# i\> T e(r)«, r-Ay y | g L ® ? - 2 £ (l-x 2)mfflffre7-f ~JT4 v?LX5-7LX^Z>bi, C<Dm%.X&fZ>m:m%:±2Q96t1rZ>t t> A
v y K t g L © ^ ^ ^ ^ - ^ ® ^ ^ ^ , c © g a T " * S ) . Z e f f - l ( i , +100%—40%mfc t So MK, li|5t& ( 3 ^ - y - f , 7 ^ ? - © ) ¥ • , ^tf|g©^tt^fb) JC±205Kffl^^*s &ihtti2>t-fZ>t, l i f i 0 i 7 - ' < - © g i i t t 5 o *fc. Z e ' f [ f f l i 7 - / < - l t ± 2 0 ^ © T e O ^ M S i L T ^ X - ' C ^ S o COf l |«x7-^*-©iBHT. Zeff iZe"f l i , laiSgl-'ttBC
! 9 - 5 i ( i . Zl'?t<D<Sg&KmZfcft&X'&&o „ e = 2xlO"m- 3mi-5MA © * ! £ © # # lMA<fcD*£#>© Zeff £^LT^5t f* . & S ©
<DffiA%ffl7LT1.^Z>%i£^X.Z>n, 1.5 MA, n e =3 x l 0 1 9 n r 3 O? 4 ' < - 9 -WLMiCiS^X. Zeff < 2 **?#"=> ftTI^ S„
^ I t f t ^ y i L t , K * i ^ * ® * = & f f i ^ - r S * © S ^ t t ^ , Zetf®*SS|S]7>^mco^
-181-
]AERI-M 86-175
[Z.r rについて》
プラズ7 の清浄度の指標として，次式で定義される実効電荷数 (Z.r r )が用いられる。
~ ni Zi2
Z.rr== 一一一一一一一一n.
n. 電子密度
ni イオン密度
Zi イオンの電荷数
純粋な水素プラズ7 の場合. Z.rr = 1となる。プラズ7 の抵抗値から求まる磁気軸上のZcfr
( Z: fi )κ ついては，第 7章で検討されている。ここでは PHAから算出した Z.ff (2)
( Z:rt )についての検討を加える。
第 9-3図11:. PHAによる軟X線スペクトラムを示す。(1 p = 1.5 MA. n. = 1.4 x1019
m-' 夕、イパーター) 0 '85では 5KeV付近11:.チタンのKa. Kβ ラインが見えていた。 '86で
は，検出器の劣化による分解能の低下はあるものの，図の様11:.明確なラインは見えていはい。
よって.ここでは. z~rt を求める際fL.金属不純物は考えず，不純物として酸素と炭素の完全
電離イオンのみを仮定している。
第 9-4図は， z;??とz:??との相聞を示す図で，プラズ7 電流のフラットトップ時のデータ
についてプロットしている。図中...・.口は広索と炭素の密度比を 1: 1と仮定し.0.6
は，矢印を付けたデータに対し.それぞれ炭素のみ.酸素のみを仮定した場合の値である。厳密
には.z:r;がU4ポートからの測定であるため.ダイパーター配位時はlOcm程度 off-axis
と広るが プラズ7 中心付近でZ.ffの変化は一般に小さいので磁気紬上での値と考えて良い。
z:?fの精度については.T山)の不縫定による影響が大きい。 T.(iは，トムソン髄Lのデータを
C1-x2)mの形でフィッティングして与えているが，この過程で生ずる誤差を土20%とすると tトム
ソン散乱の各空間データの精度は，この程度である) . Z.rrーlは. + 100 %--40%変化す
る。i1!II:.測定系(コリメーター径，フィルターの厚み，検出器の特性変化) 11:土 205ちの誤差が
見込まれるとすると，図中のエラーパーの程度と広る。また.Z!i(のエラーパーは，土207ぢの
T.の不確定として与えてL、る。 この様なエラーパーの範囲で. z~H と託行は，ほぼ良い相関
を持っと言える。
第 9-5図は. z~rt の恒雄 11:対する依存性である。
n. = 2 x 1019m-3では.1.5MAの場合の方が 1MAより大きめの Zeffを示しているが，密度の
増加に伴い，ともに 111:近づく傾向を示している。乙れは密度増加が，プラズ7 中心への不純物
の流入を抑えている為と考えられ. 1.5MA. n.=3x1019m-'のダイパーター放電において，
Zerr < 2が得られている。
不純物イオンとして，酸素と炭素のみを仮定する事の妥当性や. Zer rの半径方向分布等につい
ては. 6月以降の実験で明らかになると思われる。
《分光写真について》
86年 3月の実験で得られた分光写真をマイクロ・デンシトメーターにかけた結果を示す。
-181-
JAERI-M 86-175
31 g - 611(5, &gkftft.%5iZ& %>&%-?&%» El 0 4 2 — E 1 1 0 9 ?V '*- 9 -WM 37 '> 3 -y h
'J i * -WM 26 •> a •* h
(rt, f -r * 7 7°•> 3 vit 12 •> a », io Ti XX I © * « | ^ w (1 s 2 i S o - l s 2 p »P,°, 2 .6097A) , S S I | P B 1 i l ^ ^ x , y . z
(2 .6184, 2.6221, 2 . 6 3 6 2 A ) . 2n=F&n&& J P. Ti XXfflrtMjgfCfcS-tf-T^-f MS (0|x.tf, q : 1 s 2 2 s 2 S i - 1 s 2 p 2 s 2 P | , 2.6272A . , r : 1 s 2 2 s 2Si ~ 1 s 2 s 2 p
2 P i , 2.62 9 5 A . , k : i s 2 2 p 2 P - l s 2 p 2 2 D | , 2.6314 A . . j : 1 s 2 2 p 2 P | -l s 2 p 2 2 D | , 2.6348A , m&WmZfrZ^ 60 tztiL. & * ^ t Y ; w D $ g « R e f . 3 fc«fc
-So &mwtcr>¥y-fy-\\fri>i*y&%.$:, #mmtmmimm®mjp, ^T^I MS®^S J t ^ ^ B ^ j a S i m ^ ^ K ^ a s V A ^ t S C4, 5, 6) „
m9-im ftmmomx.
it ffl §5 at 7E r l a s * - h
tf-0*-;?-
7 y - x ? yx-Y y^'©S3fc®«K
JV lV/lmW/cirf
A?
At = 10 msec
1 poiut
P 18 U 4 . t : - h
P H A
Ge(I) E = 3 ~ 1 1 0 K e V AE<.0.5 KeV (at 5.9 KeV) -4 t = 1 0 ~ 2 0 0 msec
1 point
P 18
U 4 # - h
&I,#3£gg i = 0.0 6— 0.2 7 nm A t 2> 1 msec
1 point
P 18
U 4 * - h
- 1 8 2 -
JAERI-M 86-175
第 9-6図は，結晶分光器による結果である。
E1042-E1109
ダイパーター放電
リミター放電
37ショット
26ショット
〈内，ディスラプションは 12ショット)
Ti xx rの共鳴線W(1S21S。ー 1s2plPt， 2.6097A).異重項間遷移線 x. y. z
(2.6184.2.6221. 2.6362λ)， 2電子性再結合や. Ti XXの内穀励起によるサテライト線。
〈例えば， q:1522szst-1 52p2s 2p;.2.6272A.，r:l d2s zst-152s2P
2pま. 2.6295A.. k 1S22p2pー ls 2P22DZ，263141.，j :1S22p2pz一152p22Dt- 2.6348A ，等が観測されている。ただし，各スベクトルの波長はRef. 3によ
る。共鳴線のドップラー巾からイオン温度を，共鳴線と異重項間遷移緑や，サテライト線の強度
比から電子温度と電子密度を知る事ができる (4，5.6)。
第9-L表計測器の諸元
計損IJ 器 諸 7c 設置ポート
フリースタンデ‘ィングの受光板の裏
lζサーミスターを接触させたタイプ
，JV 一一=1 V/1mW/cnT
P18
ボロメーター LlP U4ポート
t1t 10msec
1 po i 11 t
Ge (I)
E = 3 -110 KeV P18
P H A dEζ0.5 Ke V (a t 5.9 Ke V) U4ポート
A t = 10 -2 00 msec
1 po i n t
A = 0.0 6 -0.2 7 nm
結晶分光器P 18
dt 二三 1msec U4ポート
1 po i nt
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JAERI-M 86-175
1) Y. Koide, K. Yamada, H. Yoshida, H. Nakamura, S. Niikura and S. T s u j i : JAERI-M 86-056 (1986) .
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6) P . Lee , A . J . Lieber and R.P. Chase, Phys . Rev. L e t t , 55 (1985) 386.
- 1 8 3 -
]AERI-M 86・175
参考文献
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3) U.I. Safnorova， A.M. Urnov and L.A. Vainstein， Proc. P.N. Lebedey
Phys. Inst. [Acad. Sci. USSR 119， 13 (1980)].
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5) E. Ka11ne， J. 阻 11neand A.K. Pr吋 han，Phys. Rev. A 27 (1983) 1476.
6) P. Lee， A.J. Lieber and R.P. Chase， Phys. Rev. Lett， 55 (1985) 386.
-183-
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86-175
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QOl 0.0
放電初期における.ボロメーター出力(U4ポート)の時間変化。
(a) 85年 700kA立上げ
第 9-1図
(b) 86年 700kA立上げ
(c) 86年 lMA立上げ
JAERI-M 86-175
c i.o -
0.5-
(0) Divertor
Bolo. IpXVe . , A , 85(n,= 0.7~3.lx10 , 9nr 3) O , A ' 86 (0 , " 1.0-3.2x10" nf 3)
1
A
A
Bolo. » •
• EI098
381 E666 El 100 1 E1101
A
E1027 2 *> EI028 * E995 E665 El092 E< E 564 i E6661 E1094
1
A
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• EI098
381 E666 El 100 1 E1101 0.5 1.0
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(b)
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1.0 (MA)
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(a) tr4><-9--&M., (b) 'J if-MM
-185 -
JAERI-M 86-175
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~ 勘Io.IpX見・，.'85 (n.=0.7-3.1x1019町3)
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ー8010. ーー聞陣ー園"
E69 •
• EII03 EII05 EI.06 E 658
I
&
E689 •
e 8町駅制ム閃
zr-FEFE よ
1.5 1.0 ( MA)
O
Ip
(プラズ?電流×一周電圧)とボロプラズ7 電流のフラットトッフ・後半における.第 9-2図
メーター出力。
(a)ダイパーター放電. (b)リミター放電
-185-
JAERI-M 86-175
E+16
- E+15 'H
X I
° E+I4
-i 1 1 1 r
E+13
E*12
E+11
n 1 1 E1035
t = 2.8 ~ 2.9 sec
il l_ 3 6 9 12 15 16 2) 24 27 30
ENERGY (KEV) : 9 - 3 H P H A I C f c S & X J g * " * * H 5 A
('86, 1.5 MA, 5 M ' < - ? - # t m . n« = 1.4 x l0 1 9 m- 3 , T e = 2 keV )
8 2
M
"I 71 /
/
/ /
/ /
• OB A/ /
/
/ /•
/ /
/ /
1 ( 0 •' A l.5MA(D)j C : o
1 MA(D)0/C=i: • i Mfl(ND)0/C=r- a
z e
p;r (U4) I 9 - 4 S 1 2-3©£<«fc->T#»rt:ZerffflJt&
q ( 0 ) = l i E « = const . £ffi5£L, 7*7 X^©lfitn:*>isRA/; Z e f , PHAICJ;^)T, continum radiation &&$.!6tz Zeit
-186-
AERI-M 86-175
E+16
E 1035
t =2.8 -2.9 sec E+15
E+14
E+13
Etl2
』
一
E3.a』ロ
一凶官、、淳司
E
叫
30 27 24 21 16 15 12 9 6 3 E+ll
O
(KEVl ENERGY
PHA による軟X線スペクトラム第 9-3図
百e= 1.4 xI019m-3， T.= 2 keV) ダイパーター放電，1.5 MA， ( '86，
/ /
/ /
/ /
• 3
(0 : A
1.5MA(OH c 。lO/C= 1 :・
I MA(O)O/C=l:・j MA(NO) O/C = 1 :ロ
ロ2 O む由
4g』「
3 2 。(U4)
2つの方法によって求めた Z.ffの比較
縦軸:q(O)= 1とEz = cons1.を仮定し，プラズマの抵抗から求めた Z.rr
横軸:PHA によって， continum radiationから求めた 2.ff
-186-
Z~I刷eff
第 9-4図
JAERI-M 86-175
- 2.0
i f
2.0 3.0 n e U0 , 9 m- 3 )
i 9 - 5 H ZJfl*©ffiKtt#tt (^EP©Sifttt^9-5ililaiL; ) 0
A - 4 - C '86.3.24-3.28 * ± -73 -y h E1042~E1t09 Ti I - F
CM ao
to <o
•< •<t •< tX •< m CM ~- «d-<3> r CM CD
I O CM CM CM to to CO CO (O CM CM CM CM CM
: 9 - 6 l 8 f i £ # 8 K J ; 5 » # S J l 0 E 1042- E 1109 ©MttJglQ.
- 1 8 7 -
JAERI-M 86-175
A
U
0
・・ロ
T
( 0 1.5MA 10H c
lO/C = I
I MA (0) O/C =1 1 MA (NO) O/C =1
I
ロ五Oト
マコ
• • -
AU
・0
.，
↓
a司• • • 2.0
1.0
zm曹
4
4zιr
4.0 3.0 ム
2.0
ne (1019 m・'3)
ム
1.0 。
z~rt の密度依存性
(矢印の意味は第 9-5図と同じ)。
第 9-5図
A-4・c'86.3.24 -3.28 宮北グヨットEl042句 EII09Tiモ・ド
可守
mwE.NIl-FX
官民ωNIl-'q
官。
3.Nll
可笠岡@・ω
|
|』
k 『
25.NIl--
叫
Nω同
ω.N||+
結晶分光器による分光写真。 E1042-E 1109の重ね撮り。
-187-
第 9-6図
JAERI-M 86-175
10. 2MAmmmm®m.
10.1 -f'yXinyfctLl.Vtoim.
•7°yX-7m.ffi.*2MA^iL]t<<fZ>m&, W> 10.1 - 1 E)(a), (b)K^^-J; jlcn$hW$:£mm qeff) &J&3.0:&%Z>t%tcvv?-ymi£lcAgKX"°'(i'&m£l. &.'&7"yX^mM. V v?-ymtt.i>iZlWgi&iz-&io. / i?i>-T4 xyy°->3 >frizc-iT^2>0 %£-£-, q e f f & 3.0 ttl 2, tgtDryX^mmtPp+yr&7°yX-?*:¥-& (Rp)^3 .10mi 3.1 5 m© 2 4 " -
I Xltol>-C3ll0. 1 -2m^7ikt0 R?&3.15m<C>J§&te, fie + T ft® 1.7 J; <0 'bZ^t § K qeff ^ ' 3 J y T i « ^ 0 —A. R P #3.1Om0l§&tt , /?P + y ©ft K<fc t>-fVofc 3 Jil±T?* Sfc«>. ±m®v°yZ^mffis^tfe%CD$ltil,m3ilte^.t^x.Z>nZ>o L ^ L , R P#'3.10m ©*§&«. 3.15m0*§£Ki:tgcLT, K £ § S § S £ £ 7 ' 7 X v £ © t e S f t f f l # J f ^ 3 f c « > ( 1 9 8 5 3 ^ 0 * " - f ^ - ^ H ^ T f i . RP = 3.1 0m©£ § © # # £ 7 * 7 X 7 0 ^ ^ * ^ ^ * #lMI|6]tf**ofc0 fcfc*LRp=3.1 OmSrK^fcOtt 2shot ©&-??&t>. JE«&-J§ME£-r5<t«,
^ - f ' < - * 7° 7Xv#(t«r#S±t?f f§ iBHrt»c*«*>§*>«, SIKWldS^S^M***So R P * i ^ 3 . 1 5 m i L t t O - n t f t t & « ^ » ^ t t . 7 ° 7 X ' - r a ^ a : ± ( f ^ a i L T . 7<glJLT&©
2 o 0 ^ j S * * # i & n S o ® qeff rt*3.0££&ttO7°7X^B»S#±rf£-f3o © q e f f #3.0 £xA-xjttnsj;9it7 07X^;rft3Lhff£l^-t'3<,
(Dtt, Pr+ y0*$1.7 <fcf3^#(.' li§(C, qeff*f3.0J;»)^:#l>Ct*¥iJffl-r5t>CD-C*So ^10 . l - 2 H f c £ $ r c * - f . £ ? K . NBIX«RFjBDflKJ;5^p+ • | © ± # < t £ |>K IP=£1.7 ~1.8MAri>b2.0MA^±tf-5#i£-e£-3o « ^ t , # # & « : . flDityigl B# (£©£.$$-?#-3 0
( D t L T I i . ^ /<-?gB i CJ;<Jqef f -3 .0£§S;S&i 'J i ?-r£&lcJ;Oqeff~ 3.0
&$£&. •M^-KATCM:. qeff^aEttiwsis^-f^-^Effioateoji^tt^saitt** f g ^ L t t ^ t i f c ^ V T ^ S o fcfc'U 7*7X-7^a£*42MAKTKT. qeff—3.0£#J.5K: « . 7"7X-r^^gRp**5;3.10mJa±t-rS' i5.S*i*D. 3 6K, ^ ' < - j r E f i ^ W « i §07*9 X-e^ffitt 1.6 ~2.0MAi^C§^o i t o t , Wfitiifc. &ftffi£%te5M,£g&m £7y X^fimtktZC £K£iQT-®.mmXl. v°yX-?%T<7.y-?y-4 7'\tLtzV), m%
- 1 8 8 -
JAERI-M 86・175
10. 2MA放電調整の展望
ダイバータ配位での最大プラズ7 電流値は2.1MAである。 2.1MA放電を得るための前段階と
して.安定な 2MAダイパータ放電を得るための展望を本節に示す。なお. 2MA放電の調整が
済めば.容易に 2.1MA放電が得られると考えられる。
10.1 プラズマ電涜立上げの調整
プラズマ電流を 2MAへ立上げる場合.第 10.1-1図(a).(b)lC示すように実効的安全係数(
qeU)が約 3.0をきるときにワンターン電圧に大き伝スパイクが発生し，以後プラズマ電流，ワ
ンターン電圧が乱れ場合Iとより.メジャーディスラプションが起こっている。そこで qeffがti~ ~_
3.0となるときのプラス:..電流と βp+2'をプフズマ大半径 (Rp)が3.10mと3.15mの2ケーti
スについて第 10.1-2図に示す。 Rpが 3.15mの場合は， βp+ーーが約1.7より小さいときにti
qe f fが3以下とはる。一方. Rpが3.10mの場合は， βp+"2の値Iζよらずいつも 3以上であ
るため，上述のプラズ7 電流立上げ時の乱れは発生しないと考えられる。しかし. Rpが3.10m
の場合は. 3.15 mの場合に比較して，真空容器壁と主プラズマとの相互作用が増加するため(
1985年度のダイパータ実験では. Rp = 3.10 mのときの方が主プラズマの放射損失量がやや大
きい傾向があった。ただしRp= 3.1 Omを試みたのは 2shotのみであり，定量的評価をするには，
実験データが少伝すぎる。)ダイパータ効果が弱まる乙とが予想される。この弱まりが，良好な
ダイパータプラズマ特性を得る上で許容範囲内にあるか否かは，実験的iζ調べる必要がある。
Rpを約 3.15mとしなげればならない場合は.プラズマ電流立上げ方法として，大別して次の
2つの方法が考えられる。① qeffが3.0をきらないプラズ7 電流立上げをする。② qeffが3.0
をスムースにきれるようにプラズマ電流立上げを調整する。
①は， βp+与が約1.7より大きいときに qeffが初より大きいことを利用するものである。
第 10.1-2図1<::点線で示すように・ NBI又は RF加熱はるβp+2の上昇とともにしを1.7
-1.8MAから 2.0MAへ上げる方法である。従って，本方法は，加熱実験時にのみ使用できる。
②としては.ダイパータ配位により qeff=3.0をきる方法とリミター配位により qeff=3.0
をきった後.ダイパータ配位へ移行する方法の 2つの手法が考えられる。後者は，昨年度の実験
結果より.リミター配位では. qeUが整数を切るときダイパータ配位の場合のような不安定性が
発生しないことに基づいている。ただし，プラズ7 電流が2MA.12.(下iζて. qeff=3.0を切るに
は.プラズマ大半径Rpを約3.10m以上とする必要があり.さらに.ダイパータ配位へ移行する
ときのプラズマ電流は 1.6-2.0MAと大きい。従って，移行時に，移行前と異なる真空容器壁
とプラズ7が接触することにより不純物が混入し，プラズ?をディスラプティブにしたり，磁気
リミタコイル保護キャンをいためたりすることが予想され.スムースに移行できるか否かに問題
がある。
ダイパータ配位でqelf = 3.0をスムース1<::切るためには.プラズマ表面のプラズマ電流をプラ
-188-
判
JAERI-M 86-175
^3.oz£zt£®*$fem<*y?*47°<Db<DX"&nixti&jz£^m&ffltzti&ctfc& So 5 « # f c , miO.l - 1 0 ( c ) f c ^ J ^ f c . <i©^c§*»ofcSfcS (E1039) -eii, qct[
w. mzzzztz. 7yf>-ymEAm%.ix^f£^0 mio.i-3mii. qeff (±g«sa*. d—©1.5MA&S (E 1039 £ E 1100) e>7yX-?WM2±ttfl%fcistf?>fi?+j. fir. it £7JiLtcb(DX'&Z>1, /9,+ j « M a g n e t i c Fi t ting (CfcSJHWI. & « rAy yifc&£ FIR £ 2mmT^Sil^J; 5 ©fttSM. «i (i. Ctl& 2 o©t t J ; J^ toTl ' ' So E 1039 ©*§£© «i Ji. hAvyj&&©f'-*#fttt.>rt:to/0p=O.O5 £4K£L-Cf f#LT^S# . ^ x ' ^ j L h t f B f JC« i *il . l~1.4iMl , lcft^e: < S:36^*>5o Et±«fc <3 . «i **& 1.2 **lli'. q ef f — 3.0£x i» - x ic # n s c: i A*^ m s *i& 0
mx-, ti&t'o&fcix^zfric-o^xm^Zo m^ommx-a. ^io.i-3gi»^-rEiioo <Dt£<D&vlC7°7 X-?irJzti$iztt, fir+j (. li) It&t/ut'—feT-IoZ,, ^ L T T ' S X T I
Mt>i7 7y b\- y7°iZMLtZ&, fir + 4 ( it) ^B^&ifo1.0 sec T?±# L T ^ S o fit 1 0 . 1 -411(2. 7°7Xv»-at4±tfB#(C*;yS/?P+ y f f l S - f t ^ a y - ^ K o ^ T ^ L T ^ S o Sl&0 «fc-5KE 1039ffllf&(i. SJfflfcy?P + - | («,) ***#(.>#. 7°7 x'^Ssft3Liitf,'iSK#''0.8MA / s e c £^C£f t< fc !9 . tiiiJC/ffp+Y («i)*i<£TLT^S<0^5^5o El lOOte, q e f f
> 3.0©ifc« ©*:«>. 7°7X*-7^^i±y ?Bf(c, yyf—yMEtc. Xttex'* 4 ?&*&<. fir + j (£i) (i. »i£^£*—^T?****. 7 7 , ^ ^ O L S M A K l L f c t . ± ^ L T l > S ® frftfrZo E 1109(42MAjKm©*^Tf*?J, & ± #"©#/&«. E 1 1 0 e £ « 8 ^ t : - ? ? * . 5 # qe f f -3 .0££o fc l . 6 5~1.7MAfCT7y?-y«jE(C*£t tX^-- f ?;$s"f££U A> + f' (-f) a ^ 0 . 2 fc±#LT^-50 LJ&'L, * 0 & ^ 7 ^ v ^ f c L f c ( f i § g # o . 3 M A / s e c £ i § ^
0(cfc;M>t>fc>-f, Ap + y «^0 .1 M ^ L T i ^ o ±^©H^^^«fcD^-^-c!#S(D©^s©io^^iai-5ig(<:^^0 H(c«, ip&±fcng
0 i J p + | o f f t ^ L r i > 5 o X. C t lK^ lE- rS7*7x :v^^SE©4^1O. l -6 0 K ^ - r o
f « t > B . 7°7Xv^a6jLhlf^f©^4il .6MA©iC5T?2.0sec©7 7 y h r- -j T ^ o < 5 (^10.1 -4HK^LfcJ: -plCE 1100't :(4«i©±#(c^j2.0secSL'CI--'Sfci)6) CfUCfctJ
7 ° 7 X v ^ g i 5 < Q7°yX^mffi%7°7Z-?<P>b^3Eftm&&*&tc®.. BS7°7 X v f i ^ 2MAjg£± t fT^S 0 fcrtfL. i f f l ^ S i a n t f 2MA07 5 •? I- b •> / ! i , •&!.'>-£l> 2 sect?
p h ^ f f l ^ L I ^ o t>U&lc>ZtlZ>7yy h h77*( i^3secEU:-e*0 . £©fc
£^£^|@I©QH(I)fl |ireii. 7°7X'-7m-ffi4±fcKB#(C*^r7°7X'v/J^g ( * ¥ S ) £ -
fetixisio, ytix. -fyx-7^M&<\CiLttfizlm.mtiomm^>y°yx-?pi^<Dmmt **&(3?««jt>£l.\ 3&10.1 -5mic^Lfc«fc-3fc/0p+^r <*i) ^ l i f f - g t t t o T ^ 5 i # i & ft So CCX. 7 P7X'^tt 'ffii±lfWF(<:/J^g^^'!rK^#< LT^y-(4*7°7X*-7««t©7°7X •7*^fi|5'^©ajaS*eJi-r5Ci(ctti3. «i ©IfflOtf^lSSftSo S& 10.1-70(4. / « 7 nmt7Z¥&KttLXqe(, i>i--Jg.(Oiftt:7filt:b<OX'&?>e S±tfffl-0I]£ LT . I , = 1MA
- 1 8 9 -
JAERI-M 86-175
ズ7 中心部へよく浸透させて，内部インダクタンスムを上昇させる必要がある。乙れは. qef f
=3.0をきるときの不安定性がキンクタイプのものであればtiが大きい程安定化されることによ
る。ちなみに，第 10.1-1図(c)に示すように.tiの大きかった放電 (E1039)では. qeff
が，約3をきるとき，ワンターン電圧が発生していない。第 10.1-3図は. qeffは異なるカえ
同ーの 1山放電 (E1仰と E1100)のプラズマ電流立上げ時附けるん +2.pp，t，O
を示したものである。 βp+ずはMagneticFittingによる計算値，んは卜ムソン散乱と FIR
と2mm干渉読1)定よりの計算値，tiは.乙れら 2つの値より求めている。 E1039の場合の ti
は， トムソン散乱のデータがないためβp= 0.05と仮定して計算しているが，プラズマ立上げ時
1<:: tiが1.1-1.4と異常に高いことが分かる。以上より eiが約1.2あれば， qeff= 3.0をス
ムースにきれることが予想される。
プラズマ電流立上げ時1<::，内部インダクタンス eiを上げる方法を検討するためこれまでの実
験で.tiがどう変化しているかについて調べる。通常の放電では，第 10.1-3図に示すE1100。のときのようにプラズマ立上時には， βp+ず(ei)はほとんど一定である。そしてフ。ラズマ電
ti 流がフラットトップに達した後， βp+ -I (ei)が時定数約1.0secで上昇している。第 10.1-。4図は，プラズマ電流立上げ時におげるβp+言の変化を 3ケースについて示している。前述の
ei 司ー
ように E1039の場合は.初期tζβp+玄(ei)が大きいが.プフズマ電流立上げ速度が0.811且ti
/secと早いことにより.急速にβp+吉 (ei)が低下しているのが分かる。 E1100は， qef f
>3.0の放電のため，プラズマ電流立上げ時に，ワンタ，ーン電圧に，大きなスパイクはなく， PP +2u)は，ほとんど一定であるが，フラットハプの1.5胤に達した後，上昇しているの
が分かる。 E1109は2MA放電の場合であり，立上げの初めは， E 1100とほぼ同じであるが
い =3.0をきった1.65-1.7 MAf<::てワンターン電圧に大きなスバイクが発生し， βp+会(会)が約0.2も上昇しゃる。しかし，その後プラズマ電流此け速度がO.3MA/問主い
のにもかかわらず， βp十ぎは約0.1減少している。
上述の実験結果より外婦できる②の方法の 1つを第 10.1-5図K示す。図lとは， Ip立上げ時
のん+2の変化を示している。文 乙れ附応するプラズマ電流波形を第 10.1-6図師す。
すなわち，プラズマ電流立上げ時の途中 1.6MAのところで2.0secのフラットトップをつくる
(第 10.1-4図に示したようにE1100ではふの上昇に約 2.0sec要しているため)乙れにより
プラズマ表面近くのプラズ7 電流をプラズマ中心部へ充分浸み込ませた後.再度プラズマ電流を
2MA迄立上げている。ただし，乙の方法1<::よれば2MAのフラットトップは，せいぜい 2secで
あり，プラズマ中におりるトロイダル方向の電界分布がほぼ一定となる平衡状態を得るにはフラッ
トトップ時間が少し短い。ちなみに必要とされるフラットトップは約 3sec以上であり，このた
めには，プラズマ電流立上げ時にも eiが上昇する方法を採用する必要がある。
去年と今回のQH(I)実験では，プラス'マ電流立上げ時においてプラズマ小半径(大半径)を一
定としており，従って，プラズ7 表面近くに立上がる電流とその電流のプラズ7 内部への浸透と_. • • .._ n ti
がほぼ約り合い.第 10.1-5固に示したようにβp+"I(ei)がほぼ一定となっていると考えら
れる。ここで，プラズマ電流立上げ1時に小半径を徐々に大きくしていげばプラズマ電流のプラズ
マ中心部への浸透を促進することになり， eiの増加が予想される。第 10.1-7図は. プラズ7
電流と大半径に対してqeffが一定の線を示したもので・ある。立上げの一例として.Ip=lMA
-189-
JAERI-M 86-175
(CTRp=3.3 0 m i L . I P = 2 M A . R P = 3.1 5 m £ 7 7 -j b h v 7°BWMt-?£t. Ip—1.6 MAfCTqe,f = 3 . 0 £ # S o C<Dt%. «i*4ftlfc"ft^# < t?#S*^«fc «. 7°7X'v«gtti± yj iK*if t f «o H5JS®J:'5IC. 2MAKT7 7-* h h * 7°3 sec j&i>t&tfliS 10. 1 -8HIC 75-f J; r> K g ® 0.2 7 MA/sec XtLiJd'i> C i ^ i J g i S S 0
2MA«^jLktffco^TJH±ffl»ife£*£J&5<!:&©J:?K:tt5 0 1) I P =2MA. RP = 3 .10m©^4 /< -?K&: /7X '^ .&f f f t : / 7X^# t t£^ t f f ; i * . C®££oiQKqef /> 3.0 ©?;#>, @^y ? ? - £ f t f l . | g « M ® © ? l jT7y^$K.J i«§nT^t i t t '7°7x--7«8t t i r±y- ' Offl&lZ&t/uttgt^JLbnZo T 0 ? * ^ ® ^ * ^ © ^ ! * , RP— 3.1 5 mOrSM^'-:? S f f i ? " 7 ^ ^ < 5 C ( ! : K a 5 A J , <:©££, 2) iiflnfucJ:5/?P + j<D±W£ t bic I P
£#; 1.7MA^& 2.0MA^i±y : ' o ia l ' :q e I ,>3 .0 £T5;#)££ q e f r ~3.6 £*A-xftft].5«fc 9fJ:7°7X-7«BK3i:±ff' ;£-lig-r5^rS0 2 o ^ # ^ & t l 5 „ ^ # K « . qeff = 3.0^'J i ^ ie fiiX(i^^^-*Baffi-etl!)S^lJ:J;«3^:SiJLT2o©^ft!&i*50 3) 'J i ^gefi-etfFSil&fi. • R P ^ 3 . 1 0 mi-r-5ikfg/&s'*0. S t>fe:5M '*-*E(&'^©^fiffiMC-C7°7X-=?«ffi£(i 1.5 ~
^oMAtttSfcto^A-xjc^fT-e^s^Rafflsj^So - # . ?<'t-tmtiL-ewzm&it. to$Mvifir9vz.li*±tfXfrS>. qen=3.O£t0S<#gJ&*<&<9. 4) S M i ± l f ^ 4 I ' C ! ^ 2 sec © 7 7 -y b h * 7°£fFo 7t 0 . X. 5) / ] > ¥ £ £ * § < L KfiiZ>-f 7 X-?W.M%iL± V'Z> K
fc®<Dmmr~t£±mi)zt-fi&fr. mc, A). 5)£*ai£&. NBI , RFtra&ngiffliijg
3.0 &*.£•-z.lcy)&Jj&tlXm^t3$?L?>tlZ0 I" «i£±y-'"CA»6. qeff=3.0 ££J3 7° 7Xv«Sg3i :±«^SJ ) £:» l i lLTC^o L*>U 7y yY \-y^iCiS»i>-fyX-7^'§L^mm tl&co (ex. q(0)>1.0 t?Z>tz#>, rtg|M x^"^ J ^ d £-tt6^<;/JN£ < Lfct1 tt£0 4-r«fc«iK7p7Xv^ggji:±y^s«-iSfiF-ra£>Sfettjr*5i#x.t.ti50
-190-
]AERI -M 86・175
にてRp=3.30mとし. Ip= 2MA. Rp= 3.15mをフラットトップ目標値とすると.Ip= 1.6
MAIr:て qeff=3.0をきる。乙のとき. tiをどれだけ大きくできるかにより，プラズマ電流立上
げ速度が決まる。前述のように. 2MAIr:てフラットトップ3secが必要ならば第 10.1-8図K
示すように最低0.27MA/secで立上げる乙とが必要となる。
2MA電流立上げについて以上の議論をまとめると次のようになる。1) Ip=2MA. Rp=
3.10mのダイパータ配位プラズマが良好広プラス・7 特性を示せば.このときつねに qerr>3.0
のため，固定リミターと最外殻磁気面のクリアランスさえ確保されていればプラズマ電流立上げ
の調整はほとんど不要と考えられる。プラズ?特性が不良の場合は. Rp= 3.15 mのダイパータ
配位プラズマをつくればなるが，乙のとき. 2)追欄はりpJの上昇とともに 1p を約1.7MAから 2.0MAへ立上げつねに qerr>3.0とする方法と qefr =3.Oをスムースに切るよ
うにプラズ7 電流立上げ‘を調整する方法の2つが考えられる。後者には. qeff=3.0をリミタ配
位文はダイパータ配位で切るかにより大別して2つの方法がある。 3) リミタ配位で切る場合は，
.Rp二三 3.10mとする必要があり，さらにダイパータ配位への移行時にてプラズマ電流は1.5-
2.0MAとなるためスムースに移行できるか問題がある。一方.ダイパータ配位で切る場合は.
内部インダクタンス tiを上げてから. qerr=3.0を切る必要があり. 4)電流立上げ途中で約2
secのフラットトップを作ったり.又. 5)小半径を大きくしながらプラズマ電流を立上げるな
ど工夫が必要となる。
次回の実験では上記1)をまず試み，次lζ. 4). 5)を適宜試み. NB 1. RF加熱実験の進展
とともに 2)を試みていく乙とになると思われる。なお，本節では.ダイパータ配位にてqeff=
3.0をスムースに切る方法として確実と考えられる。 rtiを上げてから. qeff= 3.0を切るプ
ラズマ電流立上げ方法」を議論している。しかし.フラットトップにおけるプラズマ特性を最適
なもの (ex.q (0) > 1.0とするため.内部インダクタンス tiをなるべく小さくしたい…ーなど)
とするためにプラズマ電流立上げ方法を調整する必要も出て来ると考えられる。
-1叩ー
JAERI-M 86-175
(a)
(b)
(c)
TIME [sec]
BIO. 1 - 1 0 q.ff < 3.0 JMKiftf «79*7«fl t iLJ:tf iaB (a) BT = 45 T, (b) BT = 45 T, (c) BT - 35 T
-191-
2
Ip [MAJ
OO E lE
211
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OUl 。2"圃11
'-
JAERI-M 86・175
EI093 20
Va rVJ
10
.1.1 L~I ・. ']1'I~!I.I;0
2 3. 4 . d，F n 120
EI095
シ/ I t J [~~ 10
E 11 . '" I LO 2 3 4
. M20 El039
(0)
(b)
[~:] Irllk Il Iν(中P~ ~ ilrVl (c)
10
0 。0・
TIME [sec)
第10.1-1図 q.H < 3D放電におけるプラズマ電流立上げ波形
(a) BT = 4.5T， (b) BT = 4.5 T， (.c) BT ~ 3.5 T
(c)ではワンターン電圧にスパイタが発生していない。
-191-
JAERI-M 86-175
2.5 BT=4.5T a p = 4.00-R p
1.5.
qetf*
qettX
1.0 2.0
#P + T
M510 .1 -2H q e f f - 3 J 0
RP #3 .10 m i 3.15m©W&lCO^T. qtff = 30 tUZ I , . fir+^ &&
- 1 9 2 -
AERI-M 86・175
2.5 I BT=4.5T /イ
Ip "'1. \O.~~
CMAl
2.0 ~o:主主そ2ご=-......'--
t.5~ 俳説号[，+(十fIJザf]
内+事
第10.1-2図 q.rr-3D
qett 11、
qe甘え
Rp がωmと3.15mの場合について q.rr 加となる I，.p，+5を示
している。
-]92-
JAERI-M 86-175
1.5
1.0
ty 2 (BPLO)
0.5
*P (SCOOP)
0.0
EI039 1.5MA
J <Uff<3.0 / ' , \ B T = 3.5T
I*-suspect all time &= 0.05
El 100 1.5 MA q«ff >3.o BT=4.5T
o — j j
1.5
1.4
1.3
1.2
t.l
1.0
0.9
0.8
%
2.0 Ip
H.O
0 1 2 3 Time [sec]
(0.85MA/S6C) EI039
El 100 (0.5MA/sec)
0.0 _L I 2 3
Time [sec] 4
3&1O.1-30 7 7 X ^ * » f t ± l # © / » f + lj.fiT. li E 1039iE l lOOlcot^TJFLT^So
-193-
JAERI-M 86・175
EU
nu
OT
喝
A3.M
命
羽蜘MW
一-r削胸
1
1
j
油田
0
1
q
B
m
T
I
F
F
-
F
H川
日
¥
制
d↓
い
EVHVS一
j‘+けih川14aFh
A川一イハi-E
IHlai--'ais--11
nv
1.5
1.3
1.4
1.5
1.2
sj
1
• 1
fよ二/
ぷムJ
fJ .&.!I. JJp・2
(BPLO)
1.0 E 1100 1.5MA q." >3.0
Br=4.5T
/ )c
0.5
0.9
Pp csc'∞円 0.8 +工-----<)-・ー--ー
0・句 4 2 3 Time [sec]
IA:以;j-4 2 3
Time [sec]
4 0.0 0
プラズマ電流立上時のん+5.h.li
E 1039とE1100について示している。
-193-
第10.1-3図
'.
JAERI-M 86-175
1.5
1.0 E1039 /1.5MA \ (qett<3.0)
^disrupt / 0.8 MA/sec
E 1.109
I disrupt/ / 0.3MA/sec
disrupt
0.0
(1.5MA ) \qett>3.oy
STABLE 0.5 MA /sec
1.0 1.5
Ip CMA)
2.0
asio.i-40 / 7 ^ « i a ± ^ © ^ + | (9tM*ft) fir+^a. Magnetic Fitting ICfcSJUHI
• 1 9 4 -
JAERI-M 86-115
1.5
EI039
ゾサ EU09 wfZ.L qdOgis廿BmM〈pA3f fgec (2MA)
disrupt (BPLO) IO.3MA/sec
、...e-4disrupt
spike
E 1100 (15MA) qen>3.0 STABLE 0.5 MA/sec
O.O，~ 1.5 2.0
Ip (MA]
第10.1-4図 プラズマ電流立上時のん+?(実験結果)
pp+2は. Magnetic Fit叫による計算値
-194-
JAERI-M 86-175
Ip [MA]
3K10.I-5B •?1Xv\)Ka.km<Df,+\i ifU)
2 4 6 8 TIME [SECT
q.ii=» 3fl*#**ieI,-lJ«MA1?2fl MGOfl<ttop«o<0. l i t
10
-195-
JAERI-M 86-175
1.5
1.0
fJp~与
0.5
0.0 1.0 1.5 2.0
Ip (MA)
第 10.J-5図プラズマ電艦上蜘ん+~ (予副〉
プ予ズマ電値上げ崎Olr+Y申書化告閣Lて示Lている.
対応す畠プ~"マ電諸a歯車Eを第10.1-6園に示す.
90r 2
O
-''' a，， d
-司、、‘
‘
、、‘ 、‘
‘
、‘ 、
-90 句 8 10 4 6 TIME CSEC.J
.JO.I-8園プ~;(~竃根立上げ畿形
q・11... 3.0を量畠"に 1.・I.MAで2D・・cCI) flallopをつ<". Iiを
上げてい晶.
一195-
JAERI-M 86-175
2.0
CMA]
1.5
t.O
#10.1-80
3.00 3.40
Cm] ; 1 0 . 1 - 7 H a, ( R, )ȣ**-$--5 q e f f
a, £&*£;*;#< lt£i>iZ,, lr £±tf.5££0q,ff £/?,+ J = 0.6©*&
5 10
Time [sec J m i o . i - 8 0 7-7^-e*aiEfi±y«»iRr
-196-
JAERI-M 86-175
2.0
1.5
Ip E胤 1
*10.1・8園Pの主主明L-ト
1.0L...一一3.00
R P [m]
3.40
第 10.1-7図 a. (Rけに対する qerr
apを徐々に大きくしながら， 同上げるときの q.ff をん+~= 0.6の絹合
について示した。
3.40
、、
E
V
¥
iJJ、、、
、、、、、
、
『』
1・'OBIBE』Lt
AU
内
ζ
3.30
Ip [MAl
初旬川
m
z
d
l
4
2
d
‘・・、‘、、・--ーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
ヘlp (O.21MA/sec)
3.1∞
o o 5
Time [sec]
第10.1-8図 プラズマ電流立上げ波形と R.
10
a.を徐々に大き〈しながら(R.を徐々に小さくしながら〉プラズマ電流を
立上げるときの波形の一例
-196-
JAERI-M 86-175
F3jjvftffl$fiffiM1fofa®^&<D%mr-&ttZmmmi50kAT-&Z,fii, CftXli. 2MAt&m KX, 7 7 7 H - 7 / 1 . 0 s e c ^ o < 5 C i a , W> 10. 2 - 1 mictjrt.koic, VSECrt^JiiLT T.aimT'&Z,, ±IX<P, 10.1lCX&mZftX^£&ffi<D7 7X^m&®<L±lrf;ffi&&-?ZC t!,$T-*!t&X'&Z0 S E . t , F 3 4 ; i ^ J « « m M t £ L T 9 0 k A ^ £ i : - T ? & . 5 o L ^ L , CO t £ R, ffitn:K^ns'a»itffl^ffia«^Rfl3&^ < « 9 . R, ffiftc^fr'fSjiiii / i«„ * C T , ffl ^JfffiT-fi&Srt*, Riffl^^JCo^-C^M^ft^ffofco fgl0.2-2SKi, 60°C±#-r5^-ffi iiffififPH^#R,ffifiLffi«C*tLT^LTt,>-50 CC-Z?«5*fJSS80°C(Cj;fjr y-.u&tl. 130 °CltJ:9 h >j . ^ i f i S o i i ^ T , 3t«g£20°CiLT, 6 0 o C f i g ± # £ « f H 3 t t £ L t l>5„ ST , F^-f ^mWLmW&fcmJi^u-fuUn^'tttS.TLti. sHl0.2-3[l©J;-?Jz:. F 3 U 9 I ffiad^Hi^S^-pTfo, l ^ L ) 7 0 7 ^ B ^ & ± t f M f f ^ # 5 c £ ^ ' f f i * £ o - e c r - 1 P (0) = 50, 70. 9 0 k A © 3 ^ - x © F 3 ^ ^ « ^ l c o ^ r i ? f f i - r S i ^ l 0 . 2 - 2 ^ * © x W i / d : S o Jit ±0^H^WKJ;n(i. R, ffitJt©fig±#fi. FI I i / ib4- l>£: i^f r5 0 U»l . 3H&K fc^xii. R,©sK±^4iitiLis*ie.. F^-i^pmmmmm,^±»'x^<.smA^&tMJio tlZo
l I I I I i i i i I i i i i I i i i i I r I i i I i I i i I i i i i i i i i I j 9 0
TIME (SEC.)
3 U 0 . 2 - 1 H E 1109fC*jy-s I P , I ,
I r l O ) « 5 0 k A m 2 MA8JigB#(C, I F ( i -90kAiS< K « o T l > 5 .
- 1 9 7 -
JAERI-M 86-115
10.2 Fコイル初期励磁電波の上昇
Fコイル初期励磁電流直の今迄の実験における段高値は50kAであるが.これでは. 2MA放tE
Iζて，フラットトップ1.0secをつくることは，第 10.2-1図K示す，)::うに， V SECが不足して
不可能である。ましてや. 10. 11ζて提案されている各種のプラズマ電流の立上げ調整をするこ
とは不可能である。従って. Fコイル初期励磁電流値として90kAが必要である。 しかし， この
とき九抵抗κ流れる電流の等価通電時聞が長くなり. R，抵抗の発熱が問題となる。そこで，組
い評価ではあるが， R，の発熱について予備倹討を行った。第 10.2-2図は.60.C上昇する等価
通電時聞を各R，抵抗値Ir.対して示している。乙乙で絶対温度80.Cによりアラーム出力. 1 30
.C Ir.よりトリップとなる。従って，常温を 20.Cとして.60.C温度上昇を判断基準としている。
さて. Fコイル電流遮断後Jζ電圧フ。レプロ制御を行なえば.第 10.2-3図のように.Fコイル初
期励磁電流値が異なっても，同じプラズマ電流立上げ波形を得ることが出来る。そ乙で IF (0) =
50. 70. 90kAの3ケースのFコイル電流について評価すると第 10.2-2図中のx印となる。以
上の予備検討によれば. R，抵抗の温度上昇は.問題とはらない乙とが分かる。しかし実験に
おいては. R，の温度上昇を監視しながら. Fコイル初期励磁電流を上けeていく必要があると思わ
れる。
2
Ip [MA)
O
TIME (SEC.)
第10.2-1図 E 1109における 1P. 1，
90
50
IF (kAJ
O
I，O)・50kAで1;1:. 2MA到達時に. 1，は-90kA近くになっている。
-197-
JAERI-M 86-175
1.0
92kA
m 58 * tf 0.5 ft
(Ji 2dt/(92kA 2B [sec]
50 100 R, Cmfl]
i l 0 . 2 - 2 H Ri60 oC±#±92kA3?«gmi$F«a X.mt. ^ 1 0 . 2 - 3 E ! l C T ^ ^ - 3 o o ^ - ^ K S i t J E L r ^ 5 o
90
50
IF CkAJ
- i — i — i — m — i — i — i — i — | — i — i — i — i — i — i — i — i — i — i — i — i — i — i "
L(0.3MA/sec)
•50
. o n " ' ' — ' — ' — ' — < — < -y u o
V
2.0
[MA]
J i i i i i i i i—i—l—i i—i—i—In o 1 2 2.5
TIME (SEC.) ; i 0 . 2 - 3 H I F(0)K^jJ5-rSP3'f^*Sffi
•198-
92kA
Z 遁喧~ 0.5
( Ji匂1(92kinrs町]
。匂
]AERI-M 86-175
1.0
/'" 60'・'CRise
X
3Fb
rHH川守
hlw
凪
H凋『
-td-v
時五ヲ'，.・1
・
gw
ul
50 100
RJ [mSlJ
第10.2-2図 Rl600C上昇と92kA等価通電時間
X印は.第10.2-3図にて示す3つのケースに対応している。
IF [kAJ
。
2.0
Ip [MAJ
1.0
2 -!.o.o
2.5
TIME 15ECJ 第10.2-3図 1，(0)に対応するFコイル電流
1，(0)が異なっても，電圧プレプロ制御により.ほぽ同じくプラズマ電流
波形が得られる。
-198-
JAERI-M 86-175
10.3 2 MA F la t topTCDSSii
(1) 3 ^ f r > 3 i y ^ ( T l > ( i : i i i t „ F l a t topB§PB!£g<-f 6o ^ t t t > ^ . f a ^ F l a t
topB^y5©ftB£lfeshot ' - fo£; teT, &*f<:Flat topBfff!53£ft< LTi^ <„
(2) P I N ^ m a g n e t i c probe \c£&MIlD&WMjg.&%lZ&&l. i M : # ' x f t A f i 0 l f g
- 1 9 9 -
JAERI-M 86・175
10.3 2MA Flat topでの調整
2MA放電は，まだ2ショットしかなく.何も言える状況ではないので，ここでは調整のj針
について述べておく。
(1) コンディショニングを行いながら. Flat top時間を長くする。すなわち，短い Flat
top時間の放電を数 shotずつ重ねて，徐々にFlat top時間を長くしていく。
(2) P 1 Nや magnetic probe による MHD挙動測定結果に注忌し，適宜ガス注入量の調査書
などを行なう。とくに，ディスラプションが発生した場合は，コンディショニング不足によ
るものか. MHD不安定によるものかその他の原因によるものか，明確にし次の放電条件
に反映する。文，場合によりプラス:7電流立上けーについても再調整を行う。
-199-
JAERI-M 86-175
11. f £ 26
0H(i)3^i7?i i , Mzntzmm®r3ft?-2MAmmcDm&tmM%(oi%&cD2£jcm&$:M
• 2 M A R C U S Bg^§£g&ffl*-y-y h • 7°7X'-7i LT;>tIp = 2MA. BT= 4.5 T®Wt.n&%2> C t
^'•etfco <Sl+#&S|g£^TW<j:w.:i6ito.3|i>ffl7 7 , h • h ^ t ' f ^ 7 / ' > 3
^ i ^ - 3 ^ » & « f i g S t t ^ o L*>L. qetf = 3iIJ!B#©MHDS£#-effl$©®t*ffl^&rc
-9-7'i <;ig. 2 m m $ © ^ ; £ l c J : 3 m : ? ^ g # M J 5 £ . Rtf b Ay yffc&K.fcSS^igK.
^mmm® 3*£©&&#&& £g£ L T * * ^ 0 s i ty* ••?- * -&«© rE © M «• L^O n e >2xl0 1 9 m- 3 -C-( i r E ~ 0 . 4 sec f t i S — ^ t ? * 5 0 C©nefI$T?7°7;*vcfi,C,0iSifi; *^*86fcZ e f f ( i , I P = lMAT'Zeff~i , r P=1.5MAT?Zeff~2-C !*S 0 i i e <2xl0 1 9
m - 3 - e « n e © ^ ^ f C # P r E ^ i ! > L , Zett ttMXtZmft^-fo n e P ^ f f l ^ ^ - J - f f i
• ^ - f ' - ' - ? - # & ?*-f '<- 9 - l ^ O t f l t f E l i n . ©#l 2 ^.K^M LX$kK L. n"e~ 3.5 xlO 1 9 nT3"? 4 x
10"2 P a (~2x l0 1 9 H/m 3 ) KifL/Co S7°7X-?Jit) ©iWfefjffiSitbgc-f £ i 30 - 100 f&©flDffi#7T*?ft-CI-->.5o * f c l - 5 K e V © * t t * a ^ ^ © H ^ ^ t > , 7°y XfffltXDipmJL
^ t t ^ ' f ^ - ^ - ^ r t ' ^ O + t t l i T - O S ^ S n E l i . i iMBSfc:H-mode£f&£LT^3 ASDEX. D-m, P D X f f l ^ i l c a ^ T ^ a o 5 ^ ' < - * -S f^g f iK J c 5 S ^ « « i ^ ^ 0 . 4 Pa-raVsT?**,, V-tf-'f f>) y^mS.M^O^^.im%.A0.2Pa-m3/s<Dt^, fo896T: b-otz* ^ m i i M l £ # t > n e & i i * t 3 i § . n e © 2S t??V '<-*-^ r t4> t t f i ? f f i#„b
- 2 0 0 -
JAER[-M 86・175
11.まとめ
OH(1) 3月期では，限られた実験時間内で 2MA放電の試みと計調I器の調整の 2点11:重点を置
き，加えてダイパーター排気特性，ポンプリミター特性11:関する実験を行った。以下11:主な結果
と6月以降の実験の展望について述べる。
.2MA放電の調整
臨界実験のターゲット・プラズ7 として必要な Ip= 2MA. BT= 4.5 Tの放電を得る乙と
ができた。但し十分な調整を行っていないために 0.3秒のフラット・トップでディスラプショ
ンを生じている。
プラズ7 電流立上け'時qeu=3を通過する時のMHD安定性は，ディスラプションを生じな
いという点からは問題ない。しかし. qe[f=3通過時のMHD現象がその後の放電の安定性に
与える影響も考慮し. 6月以降の実験ではガスパ7.プラズマ断面形状制御]の調整を十分11:行
い，電流立上げから立下げまで放電全般にわたり安定性を確保する必要がある。
-エネルギー閉じ込め特性
サブミリ波. 2mm波の干渉法による電子密度分布測定，及びトムソン散乱による電子温度，
密度分布測定の結果を用いプラズ7 のエネルギー閉じ込め時間らを評価した。イオン温度は新
古典理論値の 3倍の熱伝導係数を仮定して求めた。主lLダイパーター放電の τEの評価をした。
ne之 2xlO 19m-3では TE - 0.4 secでほぼ一定である。乙の ne領域でプラズ7 中心の抵抗
から求めた Zeffは. Ip = 1 MAでZerr -1. 1 p = 1.5 MAでZeu-2である。百eく 2XIOl9
m-3では neの減少に伴い Te減少し.Zef fは増大する傾向を示す。百e以外のパラメーター依
存性及びダイパーター放電とリミター放電の対比は 6月以降の課題である。
-ダイパーター特性
ダイパータ一室内の中性粒子庄はneの約2乗に比例して増大し.n.-3.5 x1019 m-3で4X
10-2 Pa (-2X1019 H/mつに達した。主プラズ7 周りの中性粒子圧と比較すると 30-100
倍の加圧が行われている。また 1-5 KeVの中性粒子束の測定から.プラズ7 周りの中性粒
子密度はダイパーター配位iとする乙とによりリミター配位の場合の約 1/1011:減少する。乙の
様なダイバータ一室内への中性粒子の強い加圧は，追加熱時にH-modeを発生している
ASDEX. D-ill. PDXの共通の現象である。ダイパーター排気装置による排気遣は最大0.4
P. . m3/sである。リサイクリング率低減への寄与は排気量 0.2P.・m3/sのとき，約 8%で
あった。今後追加熱iζ伴い百eを増大するとき，百eの2乗でダイパータ一室内中性粒子圧が上
昇すれば中性粒子入射束と同等の担陪温カ湖待できる。
-200ー
JAERI-M 86-175
£"-? L T V S S ^ ^ i t : . 7 7 5 h h •> 7"B#-e© sawtooth M © - S l c « o t l ^ i t *.6>ft3o 6£Ji(|!$©f|fre !(i+7>teTDC ;&fi Ll\ 6O*f<!:IW$©sawtooth0ffiH*ffi:«£iS
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- 2 0 1 -
AERI-M 86・175
-不純物， MHD特性
放射損失の分布測定が無いために定量的な評価は困難であるが.プラズマの立上げ初期の放
射損失は60年の放電と比べ明らかに大きい。乙れが，立上げ時の電流分布が60年の放電と比べ
ピークしている現象を生じ，フラット・トップ時での sawtooth発生のー固になっていると考
えられる。 6月以降の実験では十分なTDCを行い， 60年と同様のsawtoothの無い放電を再
現し.その特性を調べる必要がある。プラズ7 中の不純物の定量的な評価は 6月以降の課題だ
が.今回制動放射の絶対強度測定から求めたZef!は，先IL:述べた抵抗から求めたZerfと良い一
致を示している。
-ポンプ・リミター特性
直径27cmの小型ポンプリミターを用いて基本特性を調べた。 ポンプ・リミター内の中性粒
子圧は百eの1-2乗で増大し，最大0.2P. に遥した。 neの増加に伴い，ポンプ・リミター内
の電子密度は増加し，電子温度は減少する。特にこの傾向はポンプ・リミター内で中性化板に
近い位置程強く.ダイパーター放電で見られる典型的なプラズマ粒子束の増殖が実現されてい
る。熱流束の測定を含めたこれらの測定結果をダイパーター・コードと対比し.今後大型ポン
プ・リミター設計のデータ・ベースに供する乙とができる。
以上主な結果について概説した。今期の実験は実質的に短期間であったため， 6月以降の実験
で明らかにすべき問題が多く残った。特lと，臨界の早期実現の観点からは.追加熱実験開始以前
IL:， 2MA放電の調整を十分に行う乙と.及びHモードの生成IL:関連する粒子リサイクリング特
性と追加熱プラズマとの対比で基本となるジュール加熱プラズマの閉じ込め特性を明らかにする
乙とが重要である。
謝辞
J T -60計画を推進するにあたって，原研内外の関係者に深く感謝いたします。とくに，森
理事，磯理事，苫米地所長らの御支援と多くの助言IL:深く感謝いたします。
-201-
JAERI-M 86-175
1) JT-60 Team, "Status of JT-60 Experiments", 13th European Conference on Controlled Fusion and Plasma Heating, (Schliersee, April 1986), Plasma Physics and Controlled Fusion, 28 (1986) 1377.
2) JT-60 Team, "JT-60 Experiment", 7th International Conference on Plasma Surface Interaction in Fusion Device (Princeton, 1986), to be published in J. Nuclear Material (1986).
3) T. Aral, M. Yamamoto, N. Akino, K. Kodama, H. Nakamura, S. Niikura, H. Takatsu, M. Shimizu, M. Ohkubo, M. Ohta, JT-60 Team, "Wall Conditioning in JT-60" ibid.
4) T. Ando, H. Nakamura, H. Yoshida, H. Sunaoshi, T. Aral, N. Akino, S. Hiroki, M. Yamamoto, M. Ohkubo, M. Shimizu, I. Kondo, "JT-60 Divertor Pumping System and Its Initial Operation in Ohmically Heated Divertor Discharges", Proc. 14th Symp. on Fusion Technology, (Avignon, 1986).
5) H. Nakamura, T. Ando, S. Niikura, T. Aral, M. Yamamoto and JT-60 Team, "Plasma Wall Interaction in Ohmically Heated Discharges of JT-60 Tokamak" JAERI-M 86-173 (1986).
6) T. Hirayama, T. Sugie, A. Sakasai, H. Kubo, Y. Koide, H. Takeuchi, M. Nagami, "Impurity Transport in Ohmically Heated JT-60 Plasma" JAERI-M 86-161 (1986).
7) - g . mm, %m. m±, w, * # . SUP. mm. "jT-soyyx-r^mm®?*-V'<v9Mm "JAERI-M 86-110 (1986)
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JAERI-M 86・175
関連発表檎文)
1) JT-60 Team， "Status of JT-60 Exper1ments"， 13th European Conference on Contro11ed Fus10n and P1a自由 Heat1ng， (Sch11ersee， Apr11 1986)，
P1asma Phys1cs and Contr011ed Fus10n， 28 (1986) 1377. 2) JT-60 Team， "JT-60 Exper1ment"， 7th Internat10na1 Conference on
P1asma Surface Interaction 1n Fus10n Dev1ce (Pr1nceton， 1986)， to
be pub1ished 1n J. Nuc1ear Mater1a1 (1986).
3) T. Ara1， M. Yamamoto， N. Akお10， K. Kodama， H. Nakamura， S. Ni1kura，
H. Takatsu， M. Sh1m1zu， M. Ohkubo， M. Ohta， JT-60 Team， "Wa11
Cond1tion1ng in JT-60・・ 1b1d.
4) T.担 do，H. Nakamura， H. Yoshida. H. Sunaosh1， T. Ara1， N. Ak1no，
S. H1rok1， M. Yamamoto， M. Ohkubo， M. Sh1mizu， 1. Kondo， "JT-60
D1vertor Pump1ng System and Its In1t1a1句erat10nin Ohmica11y Heated
D1vertor Discharges"， Proc. 14th Symp. on Fus10n Techn010gy， (Av1gnon， 1986).
5) H. Nakamura， T. Ando， S. N11kura. T. Ara1. M. Yamamoto and JT-60
Team， "P1asma Wa11 Interact10n 1n Ohm1ca11y Heated Discharges of JT-60 Tokamak" JAERI-M 86-173 (1986).
6) T. Hirayama， T. Sugie， A. Sakasa1， H. Kubo， Y. Ko1de， H. Takeuch1，
M. Nagami， "Impurity Tran.sport 1n Ohm1ca11y Heated JT-60 P1asma" JAERI-M 86-161 (1986).
7) ニ宮，菊池，芳野，細金，林，木村，栗原.高橋，日 JT -60プラズマ平衡制御のフィー
ドパック制御“ JAERI-M 86-110 (1986)
主な分担報筆者
林 和夫，平山俊雄，菊池 満，小出芳彦，木島 滋，栗原研一.前野勝樹，
松川 誠.永見正幸，長島 章，中村博雄，新倉節夫，二宮博正，清水勝宏，
白井 浩，竹内 借，牛草健吉，山田喜美雄，横溝英明.吉岡英俊，芳野隆治
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