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Mironov, M. I.*; Khudoleev, A. V.*; 草間 義紀
Proceedings of 30th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics (CD-ROM), 4 Pages, 2003/07
JT-60では、イオンサイクロトロン波を用いた少数イオン加熱によってMeV領域まで加速されたイオンは、水素様の軽元素不純物イオンとの荷電交換によって中性化され、プラズマを飛び出して中性粒子分析器で検出される。中性粒子ビーム(NB)との荷電交換で生成される水素様の不純物イオンは、トロイダル方向に動き、分析器の視線を横切る。そのため、NBが分析器の視線を横切らなくても、NBは分析器信号を増大させる。不純物イオンは、トロイダル方向及びポロイダル方向に動くため、分析器の視線に対する各々のビームの寄与を注意深く取り扱うモデルを開発してきた。JT-60では、NBは多様なトロイダル位置から異なった角度でプラズマに入射される。この論文では、各々のNBからの分析器信号への寄与を評価することにより、異なる半径から放出される中性粒子を区別でき、その結果、局所的なエネルギー分布を測定できることを示す。NBによって生成される水素様不純物イオンの空間分布を計算するため、トカマクの配位やNB入射を正確に取り入れ、ビームのプラズマ中での減衰,不純物イオンのトカマク磁場中での運動,プラズマイオンや中性粒子との衝突を取り扱うことができるモンテカルロコードを開発した。
Tchernychev, F. V.*; 草間 義紀; 根本 正博; 森岡 篤彦; 飛田 健次; 石田 真一
Plasma Physics and Controlled Fusion, 41(10), p.1291 - 1301, 1999/00
被引用回数：7 パーセンタイル：27.48(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uにおける高パワー中性粒子ビーム加熱時に、d-d反応で生成されるトリトン(三重水素イオン)のエネルギー分布関数を初めて測定することができた。高ポロイダル
Hモードを生成してトリトン密度を上昇させ、高パワービーム入射を停止した後にロシア・ヨッフェ研究所より導入した荷電交換中性粒子分析器を用いてトリトンの測定を行った。0.3MeV~0.6MeVの範囲でトリトンが中性化されてプラズマを飛び出したトリチウム原子を測定した。それをもとに荷電交換反応を行った相手(ターゲット)を定量的に評価することにより、プラズマ中でのトリトンのエネルギー分布を評価することができた。フォッカープランク方程式から得られるトリトンのエネルギー分布関数と測定された分布関数を比較した結果、両者は良く一致することが明らかになった。測定されたトリトンは非捕捉粒子で、良く閉じ込められていることを示している。
木村 晴行; 草間 義紀; 三枝 幹雄*; Kramer, G. J.*; 飛田 健次; 根本 正博; 近藤 貴; 西谷 健夫; O.DaCosta*; 小関 隆久; et al.
Nuclear Fusion, 38(9), p.1303 - 1314, 1998/09
被引用回数：126 パーセンタイル：95.15(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uにおけるアルヴェン固有モード、高速イオンの閉じ込め、高速イオンの計測に関する最近の研究成果を発表する。負磁気シア放電では、輸送障壁に強い密度勾配が伴う場合はTAEモードは安定である。密度勾配がゆるいと、多数のTAEモードが安全係数のピッチ極小点付近に現れ、かつ大きな周波数変化(
f~90kHz)が見られる。低q正磁気シア放電ではTAEモードの位置が電流分布の時間発展に伴い、q=1面の外側から内側へと変化する。q=1面の内側に多数の高nモードが存在するときのみMeVイオンの個数が顕著に減少する。負磁気シア放電では、トリトンの燃焼率がかなり劣化する。軌道追跡モンテカルロ計算によれば、トリトンの損失増大の原因はリップル損失である。負磁気シア放電のICRF加熱時の高速イオンの蓄積エネルギーは正磁気シア放電に匹敵する。その他、MeV中性子分析器、
線計測等の開発成果を述べる。
草間 義紀; 根本 正博; Afanassiev, V. I.*; Kozlovskij, S. S.*; Petrov, S. Y.*; 佐藤 稔; 森岡 篤彦; 塚原 美光; A.I.Kislyakov*; M.P.Petrov*; et al.
Fusion Engineering and Design, 34-35, p.531 - 534, 1997/03
被引用回数：8 パーセンタイル：56.29(Nuclear Science & Technology)原研とロシア・ヨッフェ研究所との協力により、中性粒子分析器の測定エネルギー範囲の拡大と中性子ノイズの低減に成功した。粒子種を分離するために通常は磁場と同方向に印加する電場の方向を逆転した運転方法の採用とその方向に検出器列を新たに配置したことにより、2MeVに制限されていた陽子に対するエネルギー範囲を4MeVに拡大した。また、中性子ノイズの低減により負イオン源NBIで生成される0.5MeVのイオンを精度良く測定するため、各検出器のエネルギー範囲に適したシンチレータの厚さを選んだ。10
mに統一していた厚さを、最も薄いもので2mとしたことにより、中性子に対する感度を1桁以上低減できた。サイクロトロン等を用いた較正及びJT-60Uにおける中性水素粒子のエネルギー分布測によって、本分析器の性能を確認した。
草間 義紀; 根本 正博; 佐藤 稔; 塚原 美光; 飛田 健次; 竹内 浩; S.Petrov*; Afanassiev, V. I.*; Kozlovskij, S. S.*; A.Kislyakov*; et al.
Review of Scientific Instruments, 66(1), p.339 - 341, 1995/01
被引用回数：17 パーセンタイル：77.27(Instruments & Instrumentation)JT-60Uにおいてアルファ粒子等のMeV領域のイオンの閉じ込めに関する研究を行うため、これらの粒子を測定する荷電交換中性粒子分析器をロシア・ヨッフェ研究所と協力して開発し、JT-60Uに設置した。当論文では、この分析器の特性と性能、較正実験結果、JT-60Uにおける配置と初期運転の結果について述べる。分析器のエネルギー範囲はアルファ粒子に対して0.5~4MeV、検出器数は8である。検出器はCsI(Tl)シンチレータと光電子増倍管を組み合わせたものである。この分析器の大きな特徴は、中性子及び線のノイズを除去するため、データ収集系に波高分析を取り入れた点である。波高分析システムを有効に用いるため、サイクロトロン、アルファ粒子線源を用いて粒子のパルス波高のエネルギー依存性等を詳細に調べ、この波高分析システムの有用性をJT-60Uの重水素実験で確認した。
草間 義紀; Afanassiev, V. I.*; S.Y.Petrov*; 根本 正博; 木村 晴行; 森岡 篤彦; 佐藤 稔; 塚原 美光; 三枝 幹雄; 近藤 貴; et al.
JAERI-Research 94-036, 9 Pages, 1994/10
JAERI-Research-94-036.pdf:0.51MB
JT-60Uにおいてアルファ粒子等のMeV領域のイオンの閉じ込めに関する研究を行うため、ロシア・ヨッフェ研究所と協力して荷電交換中性粒子分析器を開発し、JT-60Uに設置した。当報告書は、この分析器を用いて得られた最初の測定結果について述べる。重水素ビームとイオンサイクロトロン周波数(ICRF)波を用いた加熱実験で、ICRF波で加速されてできるMeV領域の水素原子(H°)の測定を行った。検出器には、H°の他に中性子及びガンマ線がノイズとして受かった。これらのノイズと粒子信号を分離することを目的にデータ収集系に導入した波高分析(PHA)システムによって、中性子及びガンマ線によるノイズとH°の信号を分離することに成功した。H°のピークの部分のカウント数を足し合わせることによって、H°粒子束の時間変化を容易に得ることができた。
草間 義紀; 根本 正博; 飛田 健次; 竹内 浩
Review of Scientific Instruments, 61(10), p.3107 - 3109, 1990/10
被引用回数：5 パーセンタイル：58.15(Instruments & Instrumentation)中性粒子分析器を大型化せずに熱的イオンから数十万電子ボルトに及ぶ広範囲のイオンエネルギー分布を測定するため、ストリッピングセルと偏向電磁石の間に加速管を備えたE11B型中性粒子分析器を開発した。偏向磁場に入る前に加速管中で検出可能なエネルギーまでイオンを加速することにより、高エネルギーイオンを測定する強い偏向磁場に対しても低エネルギーイオンの検出を可能にするものである。較正試験によりイオンが期待通りに加速されることを確認し、加速法を用いることにより分析器のエネルギー比(Emax/Emin)が100まで改善されることを確認した。この分析器を用いてJT-60の多様な加熱実験においてイオンエネルギー分布を測定した。以上の様にこの論文では、加速法の原理、加速管を備えた中性粒子分析器、較正実験及びJT-60における測定結果について述べる。
