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Tang, J.*; Seo, O.*; Rivera Rocabado, D. S.*; 小板谷 貴典*; 山本 達*; 難波 優輔*; Song, C.*; Kim, J.*; 吉越 章隆; 古山 通久*; et al.
Applied Surface Science, 587, p.152797_1 - 152797_8, 2022/06
被引用回数：7 パーセンタイル：77.62(Chemistry, Physical)水素貯蔵材料として重要な立方体形状Pdナノ粒子の水素吸収と拡散メカニズムをX線光電子分光とDFT計算を用いて調べた。表面領域では粒子の大きさによらず、ほぼ同様の水素吸収挙動を示した。四面体サイトよりも八面体サイトの水素占有率が大きいことがわかった。表面の乱れによってPd-H結合が弱くなるため、小さいサイズのPdナノ粒子に吸収された水素原子は、より活発に粒子内部に拡散することが分かった。これが低水素圧での水素吸着に重要な役割を果たしている。
渡邊 和弘; 大楽 正幸; 戸張 博之; 柏木 美恵子; 井上 多加志; 花田 磨砂也; Jeong, S. H.*; Chang, D. H.*; Kim, T. S.*; Kim, B. R.*; et al.
Review of Scientific Instruments, 82(6), p.063507_1 - 063507_6, 2011/06
被引用回数：16 パーセンタイル：58.97(Instruments & Instrumentation)中性粒子入射装置(NBI)のための長パルスイオン源用プラズマ源を開発した。このプラズマ源はビーム出力120keV, 65A出力を目標として設計したものであり、ビーム引出面12cm
46cmの大きな領域を有した多極磁場型プラズマ源である。プラズマ源の外側をサマリウムコバルト永久磁石で囲みカスプ磁場配位とした。本プラズマ源を日韓協力の下、韓国のKSTAR NBIテストスタンドに取付け長パルス試験を行った。その結果、ビーム電流65Aを生成できるアーク放電パワー70kWで200秒間のプラズマ生成運転に成功し、長パルス性能を実証した。ビーム引出部のプラズマの空間的一様性については、イオン飽和電流の平均値からのばらつきが
8%以下であることを確認でき、大面積に一様なプラズマが生成できることを確認した。また、ビーム引き出し試験においては、73kV, 41A, 5秒までの生成に成功し、0.9-1.1A/kWの高いアーク効率を確認できた。これらによって本プラズマ源の長パルス性能を確認できた。
油井 三和; 石川 博久; 渡邊 厚夫*; 吉野 恭司*; 梅木 博之; 日置 一雅; 内藤 守正; 瀬尾 俊弘; 牧野 仁史; 小田 治恵; et al.
JAEA-Research 2010-015, 106 Pages, 2010/05
JAEA-Research-2010-015.pdf:13.58MB
本報告書は日米原子力エネルギー共同行動計画廃棄物管理ワーキンググループのフェーズIの活動をまとめたものである。このワーキンググループでは、日米両国間の既存の技術基盤を集約するとともに、今後の協力内容を共同で策定することに主眼を置いている。第一に、両国における核燃料サイクルに関する政策的及び規制の枠組みを概観するとともに、さまざまな先進燃料サイクルシナリオの調査を行い、これらを取りまとめた。第二に、廃棄物管理及び処分システムの最適化について議論を行った。さまざまな区分の廃棄物を対象とした処分システム概念のレビューを行うとともに、最適化において検討すべき要因について議論を行った。これらの作業を通じ、最適化に関する潜在的な協力可能分野と活動の抽出を行った。
Peterson, B. J.*; 木島 滋; Kostryukov, A. Y.*; Seo, D. C.*; Liu, Y.*; Miroshnikov, I. V.*; 芦川 直子*; Parchamy, H.*; 川島 寿人; 岩間 尚文*; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.S1018_1 - S1018_4, 2007/11
イメージングボロメータの核融合炉への適用性展望と開発研究の概要を報告する。磁場閉じ込めの高温プラズマが放射や中性粒子を通じて失う損失パワーの測定は、これまで伝統的に1次元に配列した抵抗型ボロメータを用いて行われてきた。抵抗型ボロメータは、プラズマ放射を受けて変化した吸収薄膜の温度を抵抗線の抵抗値の温度依存性を利用して電気的に検出する方法である。多数の信号線を必要とする抵抗型ボロメータの場合、真空境界での取り合いや容器内の接続部で接触不良を生じる恐れのあることが核融合炉レベルの中性子照射試験により明らかとなった。一方、赤外イメージングボロメータは、金属吸収薄膜の放出する赤外放射を真空窓を経て中性子遮蔽の外まで信号を伝送する。抵抗型ボロメータ数百チャンネル分に相当する画像測定が可能で、将来の代替計測として期待される測定法である。核融合炉環境下での有効性を実証するためにイメージングボロメータを試作してJT-60Uトカマクに設置した。JT-60Uプラズマ放射の映像データと併せて核融合炉計測としての開発計画を示す。また、較正方法,トモグラフィー処理,新しい薄膜の開発やその他の応用などについても述べる。
Araghy, H. P.*; Peterson, B. J.*; 林 浩己*; 木島 滋; 芦川 直子*; Seo, D. C.*; JT-60Uチーム
Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.S1116_1 - S1116_4, 2007/11
JT-60Uイメージングボロメータの受光薄膜の較正実験を行い、黒化処理した厚さ2.5ミクロン,有効面積9cm7cmの金薄膜について、膜面各点での熱拡散係数や膜厚と熱伝導率との積などパワー算出やトモグラフィー解析に必要な物性値を求めた。較正実験は真空窓の外からHe-Neレーザーを用いて薄膜を局所加熱し、その赤外放射像を赤外カメラで測定する「その場試験」で行った。膜の各点の物性値は、有限要素法を用いた各点の温度分布モデルと実測値が整合するように決定した。ここでは求めた物性値の膜面内の変化について報告する。レーザー照射による温度上昇の測定データが膜面各点で比較的大きく変化しているため膜厚と熱伝導率との積が一様でない結果を得た。黒化処理に用いた炭素皮膜あるいは金薄膜自身の不均一を示唆するものであるが、現在原因の分析と併せて詳しい解析を行っている。
Peterson, B. J.*; 木島 滋; Parchamy, H.*; 金子 昌司*; 大森 俊道*; Seo, D. C.*; 芦川 直子*; 助川 篤彦; JT-60チーム
Journal of Nuclear Materials, 363-365, p.412 - 415, 2007/06
被引用回数：13 パーセンタイル：66.15(Materials Science, Multidisciplinary)核融合科学研究所との研究協力としてJT-60Uで実施している「核燃焼トカマク実験用イメージング・ボロメータの開発」に関する最新の研究成果を報告する。この計測法は、プラズマの放射をピンホールを介して薄膜に投影し、その結果生じる薄膜上の温度変化を赤外カメラの画像として測定する方法である。接線方向に広角の視野を持つ所から、ダイバータを含む全ポロイダル断面のトーラス1/4周にわたる広い範囲の観測が可能である。昨年開始した予備試験では高加熱入力の重水素放電時に赤外カメラの誤動作が発生したため、中性子,
線並びに漏洩磁場に対する遮蔽をさらに強化し、併せて画像信号伝送系の改造を行った。この改造により、強磁場で高パワー加熱の重水素放電での測定が可能となり、赤外カメラのデータから薄膜上に写影された放射強度を1秒間に30コマの映像として観測できるようになった。不純物を入射して放射損失を過大にした時のプラズマ崩壊の様子を視覚的に捉える、など幾つかの初期結果を得た。感度較性,2次元放射パワー分布の算出など測定・検討結果を報告する。
laser calibration of the infrared imaging video bolometer for the JT-60U tokamakParchamy, H.*; Peterson, B. J.*; 木島 滋; 林 浩己*; Seo, D. C.*; 芦川 直子*; JT-60Uチーム
Review of Scientific Instruments, 77(10), p.10E515_1 - 10E515_4, 2006/10
被引用回数：14 パーセンタイル：56.68(Instruments & Instrumentation)JT-60Uトカマク用赤外イメージング・ボロメータは、受光部として黒化処理した厚さ2.5ミクロン,有効面積9cm7cmの金薄膜を用いている。赤外カメラで測定した温度分布データから、プラズマの放射損失パワー分布を求めるには、薄膜各部の特性値が必要である。薄膜の各点での熱拡散係数
,熱伝導率kと膜厚tの積ktなどを既知とする2次元熱拡散方程式により、温度分布から入熱分布を求めることができる。われわれは2006年2月に、He-Neレーザーを用いて測定に使用した薄膜の特性値を求めるその場較正試験を行った。あらかじめ強度分布を測定しておいたレーザー光を放射源として薄膜に照射し、照射点の温度分布とその減衰時定数を赤外カメラで測定する。薄膜面上の約100点についてレーザー光照射による温度分布と減衰時定数の測定を行った。現在、有限要素法を用いて測定結果の解析を行っている。分布情報からを、また時定数からktを求めることができる。また、赤外カメラ(Indigo社-Omega)の感度は、ほぼ同じ輻射率を持ち温度制御が可能な模擬薄膜を用いて較正試験を行った。赤外カメラのデータはStefan-Boltzmann則と良い一致を示している。会議ではこれら測定の詳細と解析結果を報告する。
Peterson, B. J.*; Seo, D. C.*; 木島 滋; 川島 寿人; 芦川 直子*; Parchamy, H.*; Liu, Y.*
no journal, ,
従来から放射損失測定に用いられている抵抗型ボロメータは、長時間運転時には検出器の周囲温度変化に伴う信号ドリフトが問題になる。また多数の接続端子も温度変化の影響を受ける。定常核融合実験や核融合炉への適用にあたってはこれら課題の解決が必要である。他方、赤外イメージング・ビデオ・ボロメータ(IRVB)は大きな温度変化に対応でき、定常運転に適している。IRVBでは、プラズマ放射を薄膜の前面で受光・吸収し、加熱された薄膜の放射する赤外光を背面から赤外カメラで計測する。薄膜の温度は外枠温度に対する変化分として測定され、信号ドリフトは生じない。また使用する材料は高融点金属であり、電気信号の接続端子も必要としないため、大きな温度上昇に対応可能である。これまでLHDやJT-60Uで試験され、薄膜の較正方法やトモグラフィー処理法も開発した。JT-60Uでは、準接線方向の視野を持つ1台のIRVBで得られるトカマクプラズマの放射分布画像から、トロイダル対称性を仮定することによって放射パワー密度のポロイダル断面分布を得ている。現在KSTAR用IRVBの設計を行っており、JT-60SAにもIRVBを用いる予定である。
Peterson, B. J.*; 木島 滋; Kostryukov, A. Y.*; 川島 寿人; Seo, D. C.*; Miroshnikov, I. V.*; 芦川 直子*; Parchamy, H.*; Liu, Y.*; JT-60実験チーム
no journal, ,
Infrared Imaging Video Bolometers (IRVB) provide a reactor relevant alternative to conventional resistive bolometers due to the radiation durability of the used materials, the lack of wire feedthroughs and in vessel cabling and the lack of signal drift during steady state operation. An IRVB prototype has been successfully installed and operated on the JT-60U tokamak demonstrating its applicability to a reactor environment. In this paper we present the design of an upgraded version of this IRVB. The 2.5 micron gold foil will be replaced with a 5 micron tantalum foil for improved rigidity. Enlarged vacuum window and additional IR periscope with large IR lenses and mirrors will improve the optical throughput. An improvement in the sensitivity of the IRVB by at least a factor of 50 is expected.
Parchamy, H.*; Peterson, B. J.*; 林 浩己*; 木島 滋; 芦川 直子*; Seo, D. C.*; 川島 寿人; JT-60チーム
no journal, ,
The calibration technique of the imaging bolometer foil gives confidence in the measured values of the plasma radiation power. In this work, we improve the accuracy of the calibration by using a new IR camera (60 Hz, 320 240 pixels, 7.5-13 microns) in a calibration laboratory (low noise environment) with a close-up lens which provides a spatial resolution of 0.09 mm which is nearly 7 times better than the previous in situ calibration using a different IR camera. Tantalum, Ta, is offered for improved sensitivity, foil strength, and lower neutron cross-section compared to the previously used gold foil. In this paper we report, the local foil properties (the thermal diffusivity, the thermal conductivity, and the thickness) of a single graphite-coated gold foil (a nominal thickness of 2.5 microns) compared with those of a single graphite-coated tantalum foil (a nominal thickness of 5 microns) for an imaging bolometer through calibration with a He-Ne laser.
