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Conceptual design of polychromator for Thomson scattering system in JT-60SA

JT-60SAトムソン散乱計測システムにおけるポリクロメーターの概念設計

東條 寛; 波多江 仰紀; 佐久間 猛; 濱野 隆; 伊丹 潔

Tojo, Hiroshi; Hatae, Takaki; Sakuma, Takeshi; Hamano, Takashi; Itami, Kiyoshi

トムソン散乱計測用の光伝送ファイバー透過率の大幅な損失がJT-60Uの18年間の運転後に確認された。よって、JT-60SAにおいて高温の電子温度を計測するために、ポリクロメータ内のフィルター構成の最適化が必要である。そのために光ファイバーの中性子や$$gamma$$線からの影響を評価する必要がある。本発表では、ポリクロメータ内のフィルター構成の最適化をJT-60SAのプラズマパラメータを対象に行った。計測における電子温度($$T_{rm e}$$)や電子密度の誤差(相対誤差)の時間発展を、耐放射線ファイバーの使用した場合での見積もりを行い、同時に、JT-60Uにおいて使用された放射線耐性のない光ファイバーを採用した場合の相対誤差も算出し、耐放射線ファイバーとの比較を行った。耐放射線ファイバーでの$$T_{rm e}$$$$>$$10keVにおける平均相対誤差の時間発展は運転開始から11年程で3$$sim$$5%から1%程度しか増加しない。しかし、JT-60Uでのファイバーを使用した場合、平均相対誤差は7$$sim$$8%程度で、特に温度によっては相対誤差が10%を超える場合もあり測定が困難になりうることがわかった。

Significant loss in transmissivity of the used fiber after the 18 years operations in JT-60U are found. Therefore, an optimization of the filter's configuration of the polychromator in Thomson scattering system for the high performance plasmas in JT-60SA is an essential task. Especially, loss in optical components induced by radiation from neutrons and $$gamma$$-ray should be examined. In this paper, an optimization of the filter configuration in the polychromator is executed and expected error degradation due to the radiation damages in the measurements are also estimated with a comparison between used fibers in JT-60U and radiation resistance fibers. In $$T_{rm e}$$ $$>$$ 10 keV, the time evolution of the averaged relative errors for the radiation resistance fibers increase from 3$$sim$$5% by $$sim 1%$$. However, for the used fibers in JT-60U, the errors are 7$$sim$$8% and they reaches more than 10% in some high $$T_{rm e}$$ conditions, suggesting some difficulties in the measurements.

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