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河野 康則; 千葉 真一; 井上 昭*
Proceedings of 30th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics (CD-ROM), 4 Pages, 2003/00
JT-60Uにおける電子密度計測のための赤外炭酸ガスレーザ干渉計/偏光計において、化学的気相成長法(CVD)で製作したダイヤモンド板を真空窓として適用することに成功した。従来使用していたジンクセレン窓と比較して、ダイヤモンド窓では、窓部で発生するファラデー回転成分を無視できるほどまで低減できた。結果として、赤外炭酸ガスレーザ偏光計の計測精度の著しい改善を得た。
高橋 幸司; 小松崎 学*
JAERI-Research 2000-054, 23 Pages, 2001/03
JAERI-Research-2000-054.pdf:1.37MB
核融合実験炉に必要とされる電子サイクロトロン波加熱(ECH)装置の伝送系・結合系において、ECH装置の真空隔壁として使用する化学気相成長(CVD)ダイアモンド真空窓(トーラス窓)の応力解析を行った。ABAQUSコードによる解析結果は、ダイアモンド窓の圧力試験結果と良い一致を示し、実機サイズとほぼ同等となる有効径70mm,厚さ2.25mmの窓は、1.45MPa(14.5気圧)の圧力まで耐えうることが判明した。また、真空あるいは安全隔壁としてのダイアモンド窓の設計指針を得た。
高橋 幸司; 坂本 慶司; 春日井 敦; 恒岡 まさき; 池田 幸治; 今井 剛; 假家 強*; 満仲 義加*
Fusion Technology 1998, 1, p.415 - 418, 1998/00
最近、高周波伝送時の誘電損失が従来の窓材と同レベル、あるいは最大1/10以下、高熱伝導率(1800W/m/K)のCVDダイアモンドで大口径ディスク製作が可能となり、そのダイアモンド(周辺水冷却)搭載の170GHz大電力ジャイロトロンを開発し実験を行い、0.52MW-6.2sec,0.45MW-8.0secの発振に成功した。また、0.52MW-6.2sec時の窓の中心温度は150
Cまで上昇したが、その上昇は飽和状態にあり、周辺冷却で除熱可能ということを実験的に確かめ、1MW、cwジャイロトロン開発に向け大きく進歩した。また、D-T炉用ECH/ECCDシステムでは、安全上、真空及びトリチウム隔壁が必要で、真空窓及びゲートバルブがその役目を担う。ITERでは0.5MPaの圧力上昇に耐え得る隔壁の設計が要求されており、そのデータベース蓄積を目的とした真空窓(黒ダイアディスク)の圧力破壊試験を行った。ディスク厚0.8mm、有効径71mmで破壊圧力0.474MPaという結果が得られた。実際の窓の厚さ、有効径はそれぞれ2mm、50mm程度であり、隔壁の設計条件を満たすことが期待できる。
横倉 賢治; 春日井 敦; 坂本 慶司; 高橋 幸司; 恒岡 まさき; 山本 巧; 今井 剛; 永島 孝; 斉藤 靖*; 伊藤 孝治*; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 71(8), p.760 - 771, 1995/08
開発を実施した本ECH用高周波真空窓は、110GHz、HE11モード、1MWクラスの大電力長パルス用で、汎用型の小型クライオ冷凍機を用いて、遠隔操作性に優れた絶対温度~11Kに冷却した窓である。使用したディスク材料は、極低温下で優れた熱伝導率、誘電体損失率を有する人造サファイアを用い、400kW、パルス幅1秒および100kWパルス幅5.4秒で極めて安定な伝送結果が得られた。また、高周波伝送電力(≦400kW)に対する発熱電力率は、13~25Kの温度領域において約0.04%で、極低温冷却に伴うディスクへのガス凝縮は、温度制御と短時間の脱ガス操作で解決できることを確認、~1MW級用真空窓として実用化への指針が得られた。尚、極低温下(13~100K)で人造サファイアディスクを使用して、400kW大電力、長パルス伝送の成功は世界でもはじめての実績である。
前原 直; 池田 佳隆; 関 正美; 今井 剛
Fusion Engineering and Design, 26, p.343 - 349, 1995/00
被引用回数：7 パーセンタイル：59.15(Nuclear Science & Technology)将来の5GHz LHRFシステムでは、システムの簡素化のために500kW-CWに耐える高周波真空窓の開発が必要である。周波数2GHz帯では、750kW-10秒CWに耐える標準サイズのピルボックス型高周波窓の開発に成功したが、周波数5GHzでは、矩形導波管およびピルボックス部の幾何学的寸法が小さくなり、同じ高周波電力に対して、電力密度が約6.7倍、また真空封じの仕切り板であるセラミックス表面の最大電界強度が約2.7倍となることが解析コードにより明らかになった。このためピルボックス部をオーバサイズにし、さらにセラミックス材として、熱伝導率がベリリアとほぼ同等で、熱膨張係数が約半分である窒化アルミナを使った解析を行った。その結果、電力密度が約2.42倍またセラミックスの電界分布は標準サイズと異なるが、最大電界強度が1.62倍に押さえられた幾何学的構造が得られた。本講演では、これらの解析結果について詳細に述べる。
新井 宏之*; 後藤 尚久*; 池田 佳隆; 今井 剛
IEEE Transactions on Plasma Science, 14(6), p.947 - 954, 1986/06
被引用回数：22 パーセンタイル：62.66(Physics, Fluids & Plasmas)LHRFの真空封止を行う、ピルボックス型真空窓の電磁界解析を行った。用いた手法は、モーメント法であり、これにより窓のVSWR、共鳴周波数、電磁界分布を得た。この解析結果は、実測データとよい一致を示しており、これまで実験的に試行錯誤して行っていた、窓の寸法設計が、この解析手法により、おこなえるようになった。
東條 寛; 波多江 仰紀; 佐久間 猛; 濱野 隆; 伊丹 潔; 水藤 哲*; 荒木 高士*; 岩本 耕平*; 武田 裕也*
no journal, ,
JT-60SA Thomson scattering diagnostic will provide profiles of electron temperature and density. This presentation shows developments of a YAG laser system and calibration methods, and designs of collection optics and vacuum windows. For the collection optics to be used for the core measurements, refraction system with five lenses is employed. Dispersing focusing power over multiple lenses enable utilizing radiation resistant lenses. Because the entrance pupil is located inside the lenses, the incident light flux can be efficiently focused using compact lens (diameter 225 mm). The resolution for the image is about 0.6 mm, which is almost the same specification of a previous lens design using four lenses. More than 50% of total transmissivity can be achieved over 480-1064 nm wavelength range: thereby making measurements of high electron temperature (
30 keV) possible.
東條 寛; 波多江 仰紀; 佐久間 猛; 濱野 隆; 伊丹 潔
no journal, ,
JT-60SAトムソン散乱計測システムの設計の進展を報告する。YAGレーザーの像伝送を行うリレー光学系の設計を行った。簡易的な光線追跡を使い、レーザービーム径を30mm程度以下に保ち、50m先までレーザーの伝送が可能であることを明らかにした。これにより、レーザーの回折効果によるエネルギー損失を効率よく抑えることができる。JT-60SAでの過酷な放射線環境に対応して、プラズマ中心計測用の集光光学系の光学設計の変更を行った。レンズ材質を新たに耐放射線性のレンズ材質に変更した。また、真空窓と、プラズマからの輻射熱を受け止めるカバーガラスの構造についても発表を行う。
