ITERダイバータ不純物モニター試作光学系の評価

Optical performance verification of the Impurity Influx Monitor (Divertor) for ITER

岩前 敦; 小川 宏明; 杉江 達夫; 草間 義紀; 河西 敏*; 勝沼 淳*; 武山 芸英*

Iwamae, Atsushi; Ogawa, Hiroaki; Sugie, Tatsuo; Kusama, Yoshinori; Kasai, Satoshi*; Katsunuma, Atsushi*; Takeyama, Norihide*

ITER計画において日本が調達予定のダイバータ不純物モニターの設計検討と試作光学系の性能評価について報告する。ダイバータプラズマからの紫外及び可視領域の発光は、不純物モニターの先端部光学系を介し、観測窓を通り集光光学系により結像され光ファイバーを通じて分光器に導入される。プラズマ近傍に位置する先端部光学系では、線,中性子,高エネルギー粒子の照射を受けるため放射線耐性の金属ミラー(Mo, Al)を用い、これらミラーは核発熱除熱用の冷却路つき保持機構に取り付けられる。金属ミラー,集光光学系カセグレン望遠鏡,マイクロレンズアレイ(MLA),光ファイバー分配器を試作した。ITERの実機規模に光学系を配置し、結像特性,空間分解能,感度等を調べた。MLAにより磁力線方向に観測視野を広げ、検出光量を増加したことにより、集光効率はファイバー単体に比べて最大3.3倍となった。衝突輻射モデルを用いてダイバータプラズマの不純物発光線強度を評価した。計算により得られた炭素イオンの発光線C IV(581nm)の視線積分発光強度は、強度の高い一部の視線においては計測可能と推定される。

We report the performance test of the trial optics of the Impurity Influx Monitor (Divertor) for ITER. The emission from the divertor plasma in UV and visible wavelength region will be collected with the head optics and the Cassegrain telescope. The focused light from the plasma is transmitted by the optical fiber to the spectrometers. Since the head optics is irradiated by the high fluxes of the -ray, neutron and high energy particles from the core plasma, we use molybdenum and aluminum metallic mirrors in the head optics. These mirrors are mounted in a module equipped with cooling channels to remove the nuclear heat. We have built metallic mirrors, a Cassegrain telescope, a micro-lens array and optical fiber light distributors for the optical performance test on an ITER-equivalent geometric scale. We expand the field of view along the magnetic field direction with introducing the micro-lens array in front of the fiber core. The light collection efficiency increased by three times at maximum with the micro-lens array. We have evaluated the line-of-sight integrated intensity of the impurity emission line in the divertor plasma with the collisional-radiative model. The estimated intensity of C IV line (581 nm) will be detectable in several lines of sight with the present designed optical system.