ITER用周辺トムソン散乱計測装置の詳細設計のための核解析

Neutronic analysis for detailed design of ITER Edge Thomson Scattering System

嶋田 恭彦; 石川 正男; 谷塚 英一; 波多江 仰紀; 伊丹 潔

Shimada, Takahiko; Ishikawa, Masao; Yatsuka, Eiichi; Hatae, Takaki; Itami, Kiyoshi

ITER計画において、原子力機構が調達する周辺トムソン散乱計測装置(ETS)の詳細設計のための核解析を実施した。ETSはプラズマにレーザーを入射させ、プラズマ中の電子に散乱された光を集め分析することで、プラズマ周辺部の電子密度及び電子温度の分布測定を行う計測装置である。ETSの計測システムはレーザー入射系と集光光学系から構成される。このうち、集光光学系のミラーは、プラズマからの放射線を受けることで核発熱により変形し、計測精度が劣化する恐れがある。そこで、遮蔽性能を維持しつつ光学ミラーの核発熱を低減するため、ミラーの材質による影響を調べた。その結果、第一ミラーと呼ばれるプラズマ対向ミラーの材質をモリブデンからステンレスに変更することで、核発熱量を約25%低減できることが分かった。また、その他のミラーについては、材質をアルミニウムにすることで、ステンレスを使用した場合よりも核発熱量を約65%低減できることが分かった。このように、核解析を実施することで各々のミラーで使用する最適な材質を決定することができた。講演では、集光光学系の核解析の詳細と共にレーザー入射系に対して行った核解析の結果も報告する。

Neutronic analysis has been carried out for the detailed design of Edge Thomson Scattering System (ETS) which is procured by JAEA in the ITER project. ETS measures the profile of electron temperature and density in the edge region of the plasma and consists of the laser injection system and the optical collection system installed in the EQ port plug. The optical collection system consists of many mirrors. High nuclear heating of mirrors could distorts them and deteriorates measurement accuracy. In order to reduce nuclear heating of optical mirrors, the effect of materials on nuclear heating of the optical mirrors has been evaluated. As a result, nuclear heating rate can be reduced about 25% by replacing the material of the first mirror (plasma facing mirror) from molybdenum to SUS316. Also it was found that nuclear heating rate of other mirrors can decrease about 65% by replacing materials from SUS316 to Aluminium. As described above, the appropriate material for each optical mirrors can be selected by nutronic analysis.