高エネルギー・核融合科学研究部会
核融合研究班
Ⅰ．核融合研究班・参加研究者構成
Ⅱ．ネットワーク接続の概要
Ⅲ．核融合研究班・研究プロジェクト
Ⅳ．研究プロジェクトの研究内容
Ⅴ．まとめ

長山好夫
（核融合科学研究所）
平成16年5月24日

Ⅰ．核融合研究班・参加研究者構成•••••••••••

班 長： 堀内利得（核融合科学研究所）
旧班長： 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（名大大学院工学研究科）
佐野史道、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、近木祐一郎（九大産学連携センター）
笹尾真実子、北島澄男（東北大大学院量子エネルギ工学研究科）
西野信博（広島大大学院工学研究科）
西原功修、福田優子（阪大レーザー核融合研究センター）
長山好夫、津田健三、江本雅彦、中西秀哉、駒田誠司、三戸利行、田村 仁、 柳
長門、増崎 貴、渡邊清政、川端一男、田中謙治、森崎友宏、西浦正樹、磯部光孝、小森彰夫、須藤 滋（核融合科学研究所）

第三回スーパーSINETシンポジウム（2004.5.24）

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Ⅱ．ネットワーク接続の概要

第三回スーパーSINETシンポジウム（2004.5.24）

3Ⅲ．核融合研究班・研究プロジェクト

1. LHD遠隔実験 (平成14年度～)
2. 超伝導実験遠隔制御システム (平成13年度～)
第三回スーパーSINETシンポジウム（2004.5.24）
3. 大規模プラズマシミュレーション研究 (平成16年度以降予定) 4

Ⅳ．研究プロジェクトの研究内容• 実験装置の巨大化、少数化••

LHD本体室
第三回スーパーSINETシンポジウム（2004.5.24）

S. Sudo: “Diagnostics on LHD”, EPS2003, St. Petersburg, 7/7-11/2003.

• 遠隔実験参加の時代
LHD
全超伝導コイル（磁場2.8T）
主半径 = 3.6 m, 小半径 = 0.6 m
プラズマ体積 = 30 m3
加熱
NBI
14 MW
ECRH
2.1 MW
ICRH
2.7 MW

Recent LHD Hall
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LHDの実験データ••

パソコンを用いた分散データ収集＋データベースによる一元管理
実験データ表示だけでも高速ネットワークが必要– ３分ごとに約1GBの計測データ。ショット数：20shots/hr （ショット間隔＝3分）– データ量：0.9GB/shot×180shots/day=160GB/day– 年間データ量：160GB/day×60days/year=10TB/year

データ量• データ量3GB/shotは核融合実験
では世界一• TV画像は別。
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（１） LHD遠隔実験参加システム
ルータ

ルータ

LHD-LAN

ルータ
ルータ

LHD制御室
LHD本体室ルータ
ルータ

NIFS-LAN

Fire-Wall

核融合研

スーパーＳＩＮＥＴ

ルータ

各機関ノード監視システム名古屋大 ルータ
京都大ルータ九州大ルータ東北大ルータ

東工大

ルータ

広島大ルータ

各研究室

インターネット• スーパーSINETの独立性を利用して、遠隔地の研究室をLHD-LANに直結、LHD制御室分室として機能。
• 遠隔地研究室は各自の所属大学LANとの接続不可、NIFS-LANを経由してインターネットと接続。
• 利便性を支えるためにセキュリティ対策を実施。
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7ミリ波イメージング装置による
九州大学：
LHD中心プラズマ揺動計測
ECR• マイクロ波（ミリ波帯）を用いて局所的な電子温度と電子密度の揺動を測定。
• プラズマ拡散がランダム運動だけなら核融合も簡単にできるが、現実はそうではない。
• 乱流構造がプラズマ拡散を支配（異常拡散）• ミリ波イメージング計測により乱流構造の解明を目指す。

ωceR• 大学で計測器を開発し、LHDに設置、大学から遠隔操作する。

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LHD制御室の九州大学分室
ミリ波イメージング装置によるLHDプラズマ揺動計測• 九州大学側から制御用ソフトウェアを用いて、核融合科学研究所本体棟内に設置したUSRMシステムのリアルタイム遠隔制御とデータ取得を実行。

第三回スーパーSINETシンポジウム（2004.5.24）

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LHD制御室の京都大学（宇治）分室LHD実験に総合的に参加。
•••

京都大学（宇治）は日本のヘリカル研究の発祥地
LHDデータベースに自由にアクセス、データ解析を実行。
大画面TVによるLHDプラズマのモニターで制御室の雰囲気。

スーパーＳＩＮＥＴ
用ルータ

スーパーＳＩＮＥＴ
用ルータ
京大KUINS
ファイバー接続装置
ルータ

42“ PDP

接続装置
ルータ

計測器

ユーザー用端末

無停電電源
ビデオ配信用
サーバ計算機

データ取得用計算機

ＮＩＦＳ側システム

ビデオ受信用計算機

京大エネルギー理工学研究所側システム

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名古屋大学：LHD周辺プラズマ揺動計測
プラズマの塊の吐き出し現象の観測

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11（平成16年）広島大学：高速TV撮影
周辺プラズマにおけるフィラメント構造の観測• LHDプラズマを囲む２つの曲面の交差部分がX字に輝く。
• LHDで初めて、交差部分付近で活発に運動するフィラメント構造が観測された。

• データが大きすぎるので人が運んだ。
• 平成15年度末スーパーSINET接続、平成16年度から遠隔操作する予定。
LHD内部接線方向からの撮影（ 毎秒40,500フレーム）
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（２） 東大：超伝導実験遠隔制御システム（相互交流型共同研究）• 核融合研の超伝導技術の普及。
• 核融合研から東大の超伝導実験を遠隔運転する。
• セキュリティのため閉じたネットワークを作っている。

スーパーSINET

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東大高温プラズマセンター

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（３）大規模プラズマシミュレーション研究(平成16年度以降)•••

核融合研は大阪大学レーザーセンターのレーザー核融合実験をサポート（平成16年度から）。
核融合研シミュレーションセンターの大型計算機を用いた大規模シミュレーションを開始。
レーザー核融合は超新星のモデル実験としても有効。

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

高速点火実験：圧縮プラズマを追加熱。桁違いの高効率化。
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14平成16年度接続希望••

日本原子力研究所那珂研究所大型トカマク開発部（二宮部長）– 「トーラスプラズマの総合的理解」（ＬＨＤ遠隔実験）
東京大学大学院新領域創成科学研究科（高瀬教授）– 「高周波加熱・電流駆動実験」 （ＬＨＤ遠隔実験）•

東京大学高温プラズマセンター（小野助教授）– 「トモグラフィーを用いたヘリカル系プラズマの２次元イオン温度・流速分布計測」 （ＬＨＤ遠隔実験）•

京都大学大学院工学研究科物理系（岩前助手、藤本教授）– 「偏光プラズマ分光」 （ＬＨＤ遠隔実験）

第三回スーパーSINETシンポジウム（2004.5.24）

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（提案） 実験データの相互保管

ルータ
ミラー

••
•

他研究所

遠隔監視装置スーパーＳＩＮＥＴ

ルータ

核融合研

オリジナル

ルータ

ルータ

ミラーオリジナル

遠隔監視装置（目的）大災害から貴重（高価）な実験データを守る
遠隔地に実験データを保管
高速データ転送→スーパーSINETによって実現可能•自然科学研究機構内で提案中– 核融合研（岐阜県）⇔天文台（東京都）– データ保存装置（ミラーサーバ）を相手先構内に置き、遠隔監視。
• 電源投入とブートは相手先に依頼。
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Ⅴ. まとめ• 少数化・巨大化する核融合実験では共同研究・遠隔実験参加が時代の流れ– LHD（日本）、ITER（世界）– データ量も巨大化 （LHD: 3GB/shot）• 高速画像計測、長パルス実験（３秒→15分）– スーパーSINETによりLHD遠隔実験参加が可能になる。

• スーパーSINETは日本の核融合研究のバックボーンとして期待– 平成１５年度末、LHD実験LANをスーパーSINET経由で遠隔地研究室と直結。
– 遠隔地がLHD制御室と同じ環境– 増加するLHD遠隔実験参加• （平成14年度末まで） 京大（宇治）、名大、九大• （平成15年度末接続） 広島大、東北大、東工大• （平成16年度以降 ） 原研、東大（本郷、柏）、京大（吉田）が参加希望。

• 新しい共同研究– 大学の法人化に伴い核融合研が全国大学核融合研究の支えに– 大型シミュレーション研究（双方向共同研究）• （平成16年度以降） 阪大レーザー研– 相互交流型共同研究• （平成13年度）
東大「超伝導磁気浮上プラズマ閉じ込め」• 実験データの相互保管（提案）– 大災害から貴重な実験データを守る。
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