Imaging bolometer development for application to fusion reactor diagnostics

核融合炉計測用イメージング・ボロメータの開発

Peterson, B. J.*; Alekseyev, A. G.*; 木島 滋; 芦川 直子*; Parchamy, H.*; 笹尾 真実子*; 三浦 幸俊

Peterson, B. J.*; Alekseyev, A. G.*; Konoshima, Shigeru; Ashikawa, Naoko*; Parchamy, H.*; Sasao, Mamiko*; Miura, Yukitoshi

プラズマの放射する広い波長範囲の電磁波や高エネルギー粒子のエネルギーを薄膜で吸収することがイメージング・ボロメータの基本原理である。エネルギー吸収の結果発生した薄膜の温度変化を真空容器の外に設けた赤外線カメラによって測定する。核融合炉に必要な放射損失や損失粒子計測への適用を目指してイメージング・ボロメータの開発を行っている。放射損失計測の場合、ピンホールカメラの背後に置いた薄膜には放射損失分布の二次元画像が映し出される。損失粒子の計測の場合には、薄膜の一方向で多重膜の厚さを変化させてエネルギーの弁別を行い、残る一方向でピッチ角の分解を行う。大型ヘリカル装置及びJT-60Uトカマクにおけるイメージング・ボロメータ計測,較正実験,イオンビーム装置を用いた損失粒子計測検出部の予備実験、及びITER用イメージング・ボロメータと損失粒子計測の設計などを中心に報告する。

The imaging bolometer concept is based on a thin foil which absorbs the broad-band radiation and/or energetic particles from the plasma. The resulting temperature change in the foil is measured by an infrared camera located outside the vacuum vessel. Development of imaging bolometers is being carried out for application in bolometry and lost alpha diagnosis for fusion reactors. In the case of an imaging bolometer, placing the foil behind a pinhole camera provides a two-dimensional image of the plasma radiation. In the case of a lost alpha diagnostic the foil is placed behind multiple layers of thin foils with one dimension being used for energy discrimination and the other layer being used for pitch angle discrimination. The work described includes the operation of imaging bolometers on the Large Helical Device and the JT-60U Tokamak, calibration experiments, testing prototype lost alpha diagnostic detectors on an ion beam facility and the design of an imaging bolometer and a lost alpha diagnostic for ITER.