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佐藤 文明*; 森山 伸一; 横倉 賢治; 篠崎 信一; 平内 慎一; 鈴木 康夫*; 関 正美
平成14年度東京大学総合技術研究会技術報告集, 3 Pages, 2003/03
JT-60電子サイクロトロン加熱(ECH)装置においてプラズマ加熱及び電流駆動効率を高めるためには偏波の最適化が必要であり、そのためには偏波測定が不可欠である。これまでの偏波測定では膨大なデータを収集するために長期に及ぶ作業を必要とし、またすべて手作業で行われていたために測定が安定しないなど幾つかの問題点を抱えていた。そこで今回、偏波測定におけるデータ取得及び収集を改善するため偏波器の実時間制御プログラムを作成し、データーロガーでパソコンに取り込むことにより測定を自動化した。その結果、以前の測定方法に比べ測定効率を飛躍的に向上させることができた。
高橋 幸司; 梶原 健; 春日井 敦; 諫山 明彦; 池田 佳隆; 井手 俊介; 坂本 慶司; 今井 剛; 藤井 常幸
Fusion Engineering and Design, 53(1-4), p.511 - 516, 2001/01
被引用回数：18 パーセンタイル：75.80(Nuclear Science & Technology)電子サイクロトロン波加熱(ECRF)装置はプラズマ加熱・電流駆動、及びそれによるMHD制御の有力な手段として期待されている。ECRF装置は高周波源(ジャイロトロン)、高周波をアンテナまで伝送する伝送系(20~100m)及びアンテナからなる。高周波を効率良く伝送する伝送系開発は重要で、高効率伝送を目的とした導波管内径31.75mmの110GHz伝送系(長さ40m,偏波器含むマイターベンド8個)の伝送試験を行った。高周波電力1MWで伝送効率89%を実証した。その後、JT-60Uにおいて高性能プラズマの定常運転を目的としたECRF装置の伝送系(長さ60m,偏波器含むマイターベンド9個)を試作し、MWレベルで効率75%の伝送を実証した。また、プラズマへの結合を決める高周波の偏波測定を行い、JT-60Uプラズマに対する最適偏波を得るとともに、プラズマ電子温度上昇の偏波特性を得た。
三枝 幹雄*; 菊池 祐介*; 武井 奈帆子*; 金澤 貞善*; 春日井 敦; 坂本 慶司; 今井 剛
Fusion Engineering and Design, 53(1-4), p.505 - 510, 2001/01
被引用回数：11 パーセンタイル：61.26(Nuclear Science & Technology)電子サイクロトロン電流駆動を高効率で行うためには、ミリ波帯の電磁波を各入射角ごとに最適な楕円偏波で入射する必要がある。この最適な楕円偏波を作成するために用いる偏波器を、従来の2枚のシステムから1枚に削減が可能な提案を行う。またその際のプラズマ中の正常波と異常波の励起効率の評価を行う。
三枝 幹雄*; 武井 奈帆子*; 金澤 貞善*; 菊池 祐介*; 春日井 敦; 坂本 慶司; 今井 剛
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.3, p.383 - 386, 2000/00
トカマクにおける電子サイクロトロン加熱及び電流駆動の高効率化、さらに、高周波加熱結合系の簡素化をめざして、深溝型偏波板を考案し、その効率的な使用法を提案した。加熱・電流駆動の最適化には、入射角度に応じた偏波を持たせることが必要である。このために、トカマク・プラズマ表面に任意の角度で最適な偏波を入射できる偏波板の結合特性を、数値計算により評価した。
梶原 健; 春日井 敦; 高橋 幸司; 池田 佳隆; 今井 剛; 安納 勝人; 芳賀 浩一*; 坂本 慶司; 横倉 賢治; 下野 貢; et al.
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.3, p.372 - 375, 2000/00
ITERや定常トカマク炉においてはECRFによる局所的な電流駆動により電流分布を制御しMHD不安定性を抑制することが期待されている。これを達成するために電子サイクロトロン周波数帯での発振管であるジャイロトロンの長パルス化や、入射位置の実時間制御の技術が不可欠である。現在、JT-60U用の高パワー長パルスECRFシステムを構築している。本システムは1MWジャイロトロン3本からなり、5秒以上の入射を目標としている。これまでにすでに1系統が稼動し、1MW-2秒、0.5MW-6秒の世界トップクラスの運転に成功した。この時の各部の温度上昇を調べたところ、いずれも設計値に近く長パルス化に対して熱負荷による問題は起こらないことを確認した。また、低電力RF試験により、アンテナからのビームの広がりがプラズマ位置で約10cm程度であり計算値に近いことを確認した。さらに、高パワーのプラズマ入射においては局所的な電子加熱を検証した。今後、アンテナの位置の実時間制御を実現し、3MW化と合わせ不安定性抑制の本格的な実証実験を行う予定である。
瀬川 智臣; 谷川 聖史; 加藤 良幸; 川口 浩一; 石井 克典; 鈴木 政浩; 北澤 敏秀*; 田口 健治*; 柏 達也*
no journal, ,
マイクロ波加熱脱硝技術の高度化を目的として、円偏波に制御したマイクロ波加熱装置を用い、模擬物質の硝酸コバルト水溶液の脱硝特性について解析・評価を実施した。数値シミュレーションにより、円偏波制御マイクロ波照射において、周方向の吸収電力分布が均一になることを確認した。また、硝酸コバルト水溶液のマイクロ波加熱脱硝試験により、径方向についても均一に脱硝が進行することを確認した。これらの結果から、円偏波制御マイクロ波加熱装置により、良好な加熱・脱硝特性が得られることが明らかとなった。
猿田 晃一; 直江 崇; 有吉 玄; 勅使河原 誠; 山口 雄司; 原田 正英
no journal, ,
水銀を標的に用いるパルス核破砕中性子源では、核破砕反応に伴う発熱によって水銀中に励起される圧力波によりキャビテーションが発生し、標的容器が経年的に損傷する。そのため、J-PARCセンターの物質・生命科学実験施設では、健全性を診断することを目的に、標的容器の振動をレーザー干渉計により計測しているが、光路として使用する偏波保持光ファイバが放射線によって劣化し、透過率が低下する問題がある。偏波保持光ファイバは、ストレスロッドによってコアに応力を付与することで複屈折分布を形成し、入射した直線偏光を維持することができる。放射線を受けた場合、一般のシングルモード光ファイバと同様に、電離やはじき出し損傷によって、光吸収を伴う点欠陥がコアに形成されることで透過率の低下が発生するが、ストレスロッドはホウ素化合物を含むため、特に熱中性子による影響を受けると考えられる。本発表では、ストレスロッドの放射線損傷に着眼し、中性子とガンマ線の照射を行い、従来の点欠陥による透過損失に加え、偏波保持光ファイバ固有の偏光特性など機能性への影響についても評価した結果を報告する。
猿田 晃一; 直江 崇; 有吉 玄; 勅使河原 誠; 山口 雄司; 原田 正英
no journal, ,
水銀を標的材料とするパルス核破砕中性子源では、核破砕反応に伴う発熱によって、標的容器内の水銀の圧力が瞬間的に変動することで、水銀中に圧力波が励起されキャビテーションが発生する。その結果、標的容器はその運用期間中、継続的にキャビテーションによる損傷を受ける。このため、J-PARCセンターの物質・生命科学実験施設では、健全性を評価・診断することを目的に、標的容器に発生する振動をレーザー干渉計で計測している。しかし、近年、陽子ビーム強度の増強につれて、光路として使用している偏波保持光ファイバの放射線劣化による透過率の低下が顕在化してきた。本発表では、放射線への耐久性がある純粋石英コアを使用した偏波保持光ファイバに対して、中性子およびガンマ線の照射試験を行い、従来の点欠陥による透過損失だけでなく、偏光特性など機能性への影響についても評価を行い、ターゲット診断システムへの適用性を検討した結果を報告する。
佐井 拓真*; 松原 史明*; 石田 義貴*; 三枝 幹雄*; 小林 貴之; 森山 伸一
no journal, ,
2周波数ジャイロトロン(110,138GHz)の開発に伴い、広帯域で使用可能なJT-60SA電子サイクロトロン波帯加熱電流駆動装置用の偏波器の開発を行った。広帯域マイターベンド型偏波器はTwisterとCircular Polarizerで構成されており、低電力用モックアップ偏波器を用いて、2周波数において任意の偏波が調整可能であることを低電力試験及び計算により確認した。次に110GHz, 0.25MW, 3sでの大電力試験を行い、偏波器とマイターベンド部分での耐電力特性とジュール損失の回転角依存性の評価を行った。また、大電力試験用Twisterの低電力試験を行い、楕円長軸の回転角τが任意に調整可能であることを確認すると同時に、偏波器の小型化・低コスト化を目指して、構造設計の見直して、及びその構造での熱応力解析を行った。その結果、大電力偏波器の小型軽量化に一定の目途がついた。
瀬川 智臣; 谷川 聖史; 加藤 良幸; 川口 浩一; 石井 克典; 鈴木 政浩; 北澤 敏秀*; 柏 達也*
no journal, ,
使用済燃料の再処理工程で製造される酸化ウラニウム・酸化プルトニウム混合原料粉末の取扱性や焼結性の向上を目的とし、原子力機構ではマイクロ波加熱脱硝の均一化に資する直線偏波や円偏波のマイクロ波特性を考慮した装置開発を進めている。本研究では、差分時間領域法(FDTD法)による電磁場シミュレーション解析を実施し、試験結果の評価を行った。ハイブリッド電磁界解析法に基づく空洞共振器法により測定した物性データを基に解析モデルを作成し、メッシュ間隔を空間中は1.0mm、被加熱物中は0.5mmに設定して電磁場解析を実施した。解析の結果、液相状態においては硝酸コバルト水溶液が高損失性であることから、上面および底面の表面でマイクロ波が減衰する一方、固相状態においては、酸化コバルトの低誘電率および低損失性により、内部でマイクロ波エネルギーが吸収されることが明らかになった。円偏波を用いることにより、硝酸コバルト水溶液の吸収電力分布が周方向に均一化し、さらに試験結果を再現可能であることを確認した。
