高エネルギー・核融合科学研究部会
核融合研究班
スーパーSINET推進協議会
平成1５年３月１9日
核融合科学研究所
計算機センター
上村鉄雄

核融合研究班 構成員
統 括：上村 鉄雄（核融合科学研究所）

小川 雄一、森川 惇二、大國 浩太郎 （東大高温プラズマ研究センター）
高村 秀一、大野 哲靖（名大工学部）大引 得弘、岡田 浩之（京大エネルギー理工学研究所）
飯尾 俊二、筒井 広明（東工大原子炉工学研究所）
間瀬 淳（九大先端科学技術共同研究センター）
西野 信博（広大工学部）
西原 功修（阪大レーザー核融合研究センター）
須藤 滋、松岡 啓介、三戸 利行、田村 仁、柳 長門、増崎 貴、渡辺 清政、
田中 謙治、森下 一男、森崎 友宏、江本 雅彦、長山 好夫、津田 健三（核融合科学研究所）

平成14年度 核融合研究班 研究会
第1回 ： 平成14年9月24日 開催

スーパーSINETを活用する研究プロジェクト■LHD実験遠隔参加 (平成13年度〜）代表者 ： 須藤 滋（核融合科学研究所）■NIFSのスーパーコンピュータを利用した大型シミュレーション研究(仮題）
代表者 ： 未定
（平成15年度以降）

LHD実験遠隔参加

研究課題と分担責任者（平成13年度〜）①超伝導実験遠隔制御システム
小川雄一（東大高温プラズマ研究センター）
三戸利行（核融合科学研究所）（平成14年度〜）②LHD周辺プラズマ揺動計測
高村秀一（名大工学部）
増崎 貴（核融合科学研究所）③LHDプラズマの閉じ込め特性
大引得弘（京大エネルギー理工学研究所）
渡辺清政（核融合科学研究所）

LHD実験遠隔参加

研究課題と分担責任者（続き）（平成14年度後半〜）④ミリ波イメージング装置による揺動計測
間瀬 淳（九大先端科学技術共同研究センター）
川端一男（核融合科学研究所）（平成15年度以降）⑤干渉計による密度揺動計測
飯尾俊二（東工大原子炉工学研究所）
田中謙治（核融合科学研究所）⑥高速カメラを使ったプラズマ計測
西野信博（広大工学部）
森崎友宏（核融合科学研究所）

NIFSのスーパーコンピュータを利用した大型シミュレーション研究

研究課題と分担責任者（平成15年度以降）①高速点火レーザー核融合のシミュレーション研究 (仮題）
西原功修 （阪大レーザー核融合研究センター）
未 定 （核融合科学研究所）
シミュレーション研究課題
・レーザー伝播・高エネルギー粒子生成
・高エネルギー電子流のエネルギー輸送
・爆縮高密度燃料の加熱
・核融合点火・燃焼

PWM for heating
1 beam / 50-60J
1.053 mm / 0.8ps

GXII for implosion
9 beams / 1.2kJ
0.53 mm/
1ns Gaussian/with RPP

コーン付き燃料ターゲット

LHD計測装置群 （１ショット当たり約１GBのデータ量が生み出される）

LHDデータの例
10Thomson Scat.
ECE
X-ray PHA

Te (keV)

86420

FIR干渉計による密度分布の時間変化（ペレット入射時）
3.0

3.5

4.0

4.5R (m)トムソン散乱装置、電子サイクロトロン放射計測装置（ECE）、X線波高分
析器の3種類の計測器による電子温度分布。（中心部で電子温度1億度達成）

結晶分光器によりアルゴンイオンのドップラー幅を観測し、最高イオン温度７keV到達を確認。

①超伝導実験遠隔制御システム分担責任者：小川雄一（東京大学高温プラズマ研究センター）
三戸利行（核融合科学研究所）
・目 的
超伝導コイルを用いたプラズマ実験装置の遠隔制御システムの開発を行う。
・進 捗 状 況○平成１３年度

スーパーSINETの接続 （平成１４年３月１４日)○平成１４年度

実験データの相互交換

磁気浮上高温超伝導装置開発のための遠隔実験参加、遠隔制御システム
ADC
Real-Time
Data Transfer

ADC

PC

PC

Super-SINET
CameraReal-Time
Image & DataTransfer

PC
Remote Control

Univ. of Tokyo

PC
PC

ADC

NIFS

Mini-RT First Plasma(Feb. 4, 2003)

IFC = 18 kA, PRF = 50 W,
pV = 4×10-2 Pa

IFC = 13 kA, PRF = 300 W,
pV = 4×10-2 Pa

z 現在、東大高温プラズマ研究センターにおいて、高温超伝導コイルの冷却・励磁試験を行っている。定格電流の半分までの励磁に成功し、プラズマ実験も開始した。
z コイル各部の温度や電流値などの情報は、核融合研側のコンピュータからもリアルタイムに参照することができ、実験遂行のために必要な判断を行うことができる。

磁気浮上制御方式の最適化

高温超伝導コイルの磁気浮上制御実験
コイル浮上位置を誤差±0.1mm以下の高精度で制御

z 磁気浮上制御方式について、その最適化を図るため、核融合研側に設置した小型装置を用いて実験を行っている。
z 浮上コイルの画像情報はリアルタイムで転送されるとともに、東大側から浮上位置の設定や制御定数の変更を行うことが可能である。

②LHD周辺プラズマ揺動計測
分担責任者：高村秀一 （名古屋大学工学部）
増崎 貴 （核融合科学研究所）
・目 的
LHD周辺プラズマ中の密度揺動をダイバータプローブ群を用いて遠隔地より計測し、確率分布関数（PDF）をベースとした統計的解析を行い、LHD周辺プラズマ揺動の特性を明らかにする。
・進 捗 状 況○平成１４年度

スーパーSINETの接続 （平成１４年４月)
第６サイクルＬＨＤ実験（平成14年10月〜平成15年2月）への適用（遠隔地からのデータ取得、実験画像 転送）

ヘリカルダイバータ

LHDの磁場構造

Wavelet変換による密度バーストの径方向相関解析
Linear correlation analysis doesn’t reveal burst’s propagation
B=0.2T‚r= 24,27mm, P=11 mTorr

density signals
x1

0.3
0.2
0.1

x2

010.8

Wavelet analysis

0.6

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50

100

150

200

250

300

350

400

450

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

50

100

150

200

250300

350

400

450

500

0.15
0.1
0.05
00.4

0.2

200

0-0.2-0.4-0.6-0.8n(r ), n(r+3mm)-3x1, µ s-1-4-2150-10time

123410050

Search of radial correlation
on scale of 3-6 mm

200x2, µ s

15010050time, µ s

Correlation between components of signal wavelet decomposition密度バーストの速度分布関数
800
B=0.1 T600

inward propagation

200
061218Observation time=0.26 sec
P=11 mTorr

0.35

24800

R=18mm
B=0.15T0.3

B=0.15 T

600

0.25

400
200
06121824800
B=0.2 T

600
400

PDF of velocity, a.u.

number of events with v>500 m/s400

outerward propagation

0.2

0.150.1

Gaussian fit

0.05

2000-606121824r, cm

PDF of velocity on coherent events
shows Non-Gaussian shape:-4velosity amplitude-2normalized

02

46by std, std=290 m/s

Velocity normalized by σ=290m/s

Non-diffusive transport process

③LHDプラズマの閉じ込め特性
分担責任者：大引得弘、岡田浩之 （京都大学エネルギー理工学研究所）
渡辺清政 （核融合科学研究所）
・目 的
LHDプラズマの閉じ込め特性を解明する。
・研究課題○Hα線のスペクトルプロファイルの微細構造を測定して、発光に寄与する原子の素性を明らかにする。
○不純物原子のスペクトルプロファイルから速度分布を評価して、発生の機構を明らかにする。
○速度分布の測定からプラズマへの侵入長を評価し、周辺プラズマの密度温度制御により不純物制御を行う。
・進捗状況○スーパーSINET接続（平成14年11月）○ LHD実験データの転送開始
リアルタイムでの遠隔実験参加テスト

Hα線のスペクトルプロファイルの微細構造の計測と解析例
スーパーSINETにより、ＬＨＤ実験に遠隔から参加し、Hαスペクトルプロファイルを観測し、非対称性あることを発見した。
スペクトル解析の例を示したのが左図である。
ʻnarrow’と’broad’の２成分に分解された観測スペクトルの２成分ともに中心波長のシフトが認められ、そのシフト量に差を同定した。
シフト量に相当する速度は，narrow component ; 4.6k m/s (0.1 eV)
broad component ; 18 km/s (1.7 eV)である。
今後はスーパーSINETを利用し、放電と同期したリアルタイムデータ解析を含めた迅速な処理システムを構築する予定である。

④ミリ波イメージング装置による揺動計測
分担責任者：間瀬 淳（九州大学先端科学技術共同研究センター）
川端一男（核融合科学研究所）
・目 的
ミリ波帯におけるイメージング装置により多点間の相互相関スペクトルおよび位相解析を行ない、電子温度揺動あるいは密度揺動の周波数・波数スペクトルを得る。さらに、それらとプラズマ閉じ込め特性の相関を解明する。

・進捗状況
スーパーSINET接続（平成15年3月予定）

まとめ◆大学研究室からLHD装置実験データを実時間で収集・解析可能◆ LHD実験遠隔参加が実現可能◆共同研究の新しい展開（双方向性）◆学生教育への効果○今後、より多くの大学･研究室に展開を希望