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論文

Assembly study for JT-60SA tokamak

柴沼 清; 新井 貴; 長谷川 浩一; 星 亮; 神谷 宏治; 川島 寿人; 久保 博孝; 正木 圭; 佐伯 寿; 櫻井 真治; et al.

Fusion Engineering and Design, 88(6-8), p.705 - 710, 2013/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:29.95(Nuclear Science & Technology)

The JT-60SA project is conducted under the BA satellite tokamak programme by EU and Japan, and the Japanese national programme. The project mission is to contribute to early realization of fusion energy by supporting ITER and by complementing ITER with resolving key physics and engineering issues for DEMO reactors. In this paper, the assembly of major tokamak components such as VV and TFC is mainly described. An assembly frame (with the dedicated cranes), which is located around the tokamak, is adopted to carry out the assembly of major tokamak components in the torus hall independently of the facility cranes for preparations such as pre-assembly in the assembly hall. The assembly frame also provides assembly tools and jigs to support temporarily the components as well as to adjust the components in final positions.

論文

Architecture plan of the real-time diagnostic signals acquisition system toward JT-60SA project

坂田 信也; 山口 退二; 杉村 徹; 小湊 俊治; 川俣 陽一; 戸塚 俊之; 佐藤 稔; 末岡 通治; 内藤 磨

Fusion Science and Technology, 60(2), p.496 - 500, 2011/08

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

JT-60SAにおいて定常運転を実現するためには、さまざまなプラズマ計測装置からの入力信号を用いたフィードバック制御が必須である。この機能を実現するため、汎用のパーソナルコンピューターにINtimeという実時間オペレーティングシステムを搭載し、実験放電に同期して、複数の計測装置のデータを収集可能なシステム(RTDS)を設計検討中である。また、JT-60SAにおいては100秒以上の長時間放電が予定されており、実験放電中に各計測装置から収集したデータを実時間で表示可能なデータモニタリング機能が必要となる。これらの機能も、前述したRTDSを活用することで実現可能である。本論文では、新システムでの性能評価について報告する。

論文

Development of PC-based control system in JT-60SA

川俣 陽一; 杉村 徹; 山口 退二; 末岡 通治; 坂田 信也; 戸塚 俊之; 佐藤 稔; 小湊 俊治; 内藤 磨

Fusion Science and Technology, 60(2), p.491 - 495, 2011/08

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

JT-60 Real Time Control System (RTCS) is mainly composed of a workstation for control program development and a VME-based real time controller using a Real Time OS (RTOS) "VxWorks", many of whose control functions have been modified with the progress of JT-60 plasma experiments until now. The "VxWorks" is the most commonly used RTOS in the embedded system markets. However, the introduction cost seems too much higher than those of other RTOSs. In JT-60SA control system, basically, the existing system is required to be reused efficiently. Therefore, we are planning to choose another RTOS instead of "VxWorks". As a next RTOS, the following requirements have to be satisfied: (a) It shall be more cost-efficient than the existing one. (b) It employs a general-purpose Personal Computer (PC). For all of these reasons, we have chosen "INtime (for Windows)" as RTOS and begun the development of JT-60SA RTCS with a general-purpose PC in which "INtime" is installed. In this report, the developmental status of JT-60SA control system will be described.

論文

Improvement of the real-time processor in JT-60 data processing system

坂田 信也; 清野 公広; 佐藤 稔; 小湊 俊治; 末岡 通治; 細山 博己; 川俣 陽一

Fusion Engineering and Design, 84(7-11), p.1680 - 1683, 2009/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.33(Nuclear Science & Technology)

JT-60データ処理設備実時間処理計算機(RTP)は、JT-60における実時間帰還制御系ループの一部であり、1997年のシステム運用開始移行、JT-60実験放電で生成されるプラズマの高性能化に対応するため、実時間帰還制御時のパラメータとなる計測データ収集項目の追加や演算処理の高速化等、システム改良,機能拡張を継続的に実施してきた。しかし、現システムでは、CPUの処理能力、及びシステムの老朽化等の問題から、さらなる改良が困難な状況になりつつある。本報告では、これまでのシステム開発,改良,機能拡張に得られた知見、及び現システムにおける課題から得られたシステム要件を基盤とした次期システム設計案、及びプロトタイプシステムの開発による現システムの改良について報告する。

報告書

JT-60SAにおける新しい統括制御システムの構想

戸塚 俊之; 坂田 信也

JAEA-Technology 2009-006, 36 Pages, 2009/05

JAEA-Technology-2009-006.pdf:8.42MB

JT-60放電制御計算機システムとデータ処理計算機システムは、JT-60制御系の課題であった計算機システムの効率的運用を目的に新しいJT-60SA統括制御システムとして機能統合する予定である。本報告書では、まず、新JT-60SA統括制御システムに求められるハードウェアのコストパフォーマンスと保守管理の容易性に留意したシステム構成を提案する。次にシステム全体構成を明らかにするとともに統合に必要な条件と新システムに具備されるべき機能、さらに開発課題を示す。最後にこの開発に要するマンパワーと計算機ハードウェアの性能、さらにこの実現による運転維持コストの削減について記述する。

論文

Development of new mass data acquisition system for diagnostics on JT-60U

大島 貴幸; 清野 公広; 坂田 信也; 佐藤 稔; 小湊 俊治; 小関 隆久

Fusion Engineering and Design, 83(2-3), p.330 - 333, 2008/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.16(Nuclear Science & Technology)

JT-60U計測装置データ処理設備のTMDSとFDSは、規格が旧式で拡張性に乏しく更新が迫られている。そこで、より高速に大容量データ収集が可能で汎用的なPXI(Compact PCI)規格に基づく大容量データ収集システム(P-MDAS)のプロトタイプを開発した。2004年は単体性能の検証を行い、2005$$sim$$2006年は光通信インターフェースによる遠隔計測制御,コントローラPCのマルチ化,複数PXIボードによるマルチチャネル化,高速サンプリング(1MS/s, 1MHz)で長時間データ収集(実験シーケンス:45秒)の検証を行った。同時にMDASサーバ(MDAS-SVR, UNIX WS)を開発し、UNIX-ISP(UNIX WS Inter-Shot Processor)へのデータ転送を検証した。今後は、多チャンネル化を目指し、収集量が10GB程度でデータ処理設備全体のパフォーマンス試験を実施していく予定である。

論文

Web-based Java application to advanced JT-60 Man-Machine interfacing system for remote experiments

戸塚 俊之; 鈴木 喜雄; 坂田 信也; 大島 貴幸; 射場 克幸*

Fusion Engineering and Design, 83(2-3), p.287 - 290, 2008/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.16(Nuclear Science & Technology)

六ヶ所村からネットワーク経由でITERへ実験参加するシステムの構築が計画されており、ITERブローダーアプローチでは、JT-60SAを模擬ITERとして試験することが決められている。これを実現するために遠隔地からマン・マシンインターフェイス機能である放電条件の作成・参照や放電データの参照,運転状態の把握ができるシステムの開発を進めてきた。本報告では、新たに開発したパソコンのウェブブラウザ上で動作するJavaアプレットを利用した遠隔実験用JT-60マン・マシンインターフェイス機能の詳細について報告する。

論文

Design study of the JT-60SA supervisory control system

川俣 陽一; 内藤 磨; 清野 公広; 伊丹 潔; 戸塚 俊之; 赤坂 博美; 末岡 通治; 佐藤 朋樹; 大島 貴幸; 坂田 信也; et al.

Fusion Engineering and Design, 83(2-3), p.198 - 201, 2008/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.3(Nuclear Science & Technology)

ITERの幅広いアプローチとして超伝導化されるJT-60SAの設計が開始され、制御システムについては既存システムを最大限再利用しつつ、次の各項目それぞれに新しい考え方を創出適用し先進的な統括制御システムを構築することを目指して検討している。(1)高精度タイミングシステム,(2)先進的放電シーケンス制御システム,(3)高機能実時間制御システム,(4)ハードワイヤード保護インターロックシステム,(5)制御プログラム形式放電条件システム,(6)先進的データベースシステム。本発表では、JT-60SA統括制御システムの特徴である上記システムの重要ポイントについて概念設計の検討内容を報告する。

論文

Updating legacy CAMAC-based data acquisition system for extended pulse duration of JT-60U

佐藤 稔; 清野 公広; 大島 貴幸; 坂田 信也; 木島 滋; 小関 隆久

Fusion Engineering and Design, 83(2-3), p.334 - 336, 2008/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.3(Nuclear Science & Technology)

JT-60Uの計測システムは、制御・データ収集にCAMACシステムを使用している。データ収集においては、旧式のトランジェントレコーダーを用いていた。しかし、放電時間伸長に伴うデータ量の増加によって、メモリ不足のため放電時間内に従来のサンプリング時間ですべてのデータを収集することが困難になった。このため、現行のCAMAC制御を維持しながら、放電時間によって変化するデータ量に対応するため、これまでのトランジェントレコーダーに代わって大容量のメモリを持ったVMEデータ収集システムを開発し、この新システムをボロメータ計測システムに適用した。

論文

Development and verification of remote research environment based on "Fusion research grid"

射場 克幸*; 小関 隆久; 戸塚 俊之; 鈴木 喜雄; 大島 貴幸; 坂田 信也; 佐藤 稔; 鈴木 光博; 濱松 清隆; 清野 公広

Fusion Engineering and Design, 83(2-3), p.495 - 497, 2008/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:63.82(Nuclear Science & Technology)

核融合研究グリッドは遠隔地の研究者をネットワークで結び、時間・空間を越えて効率的な核融合の協力研究を可能とするための環境である。核融合研究グリッドの基盤技術は、文部科学省のe-Japanプロジェクトの下のVizGridプロジェクトによって、原子力機構で開発された。遠隔研究活動を支援する新しいシステムの必要性が求められており、遠隔実験,遠隔計測,遠隔解析環境が核融合研究グリッドとして開発された。開発された遠隔実験システムのプロトタイプは、すべてのユーザーが、SIネットのような閉じたネットワークを使わずに、どこからでもセキュリティーを保ちながら遠隔実験にアクセスできる。プロトタイプシステムは、JT-60Uの実験において検証され、その有効性が確認された。

論文

Development of real-time measurement system of charge exchange recombination spectroscopy and its application to feedback control of ion temperature gradient in JT-60U

小林 進二*; 吉田 麻衣子; 竹永 秀信; 坂田 信也; 鎌田 裕; 坂本 宜照; 小出 芳彦; JT-60チーム

Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.S1049_1 - S1049_4, 2007/11

JT-60においてイオン温度とその温度勾配の実時間帰還制御を目標として、荷電交換再結合分光(CXRS)の実時間計測システムの開発を進めた。本システムでは通常のCXRS計測と異なり、最小自乗法フィッティングを使わずに、干渉フィルターを通過した CXR光の発光強度比から直接イオン温度を評価することができる。この手法により空間4点で10msごとの温度の評価が可能になった。本システムを用いたイオン温度勾配制御実験を実施し、ELMy H-modeプラズマにおいて、比例・微分ゲインの最適化により、指令値にほぼ追随して温度勾配を制御することができた。

論文

Control of current profile and instability by radiofrequency wave injection in JT-60U and its applicability in JT-60SA

諫山 明彦; 鈴木 隆博; 林 伸彦; 井手 俊介; 濱松 清隆; 藤田 隆明; 細山 博己; 鎌田 裕; 長崎 百伸*; 大山 直幸; et al.

AIP Conference Proceedings 933, p.229 - 236, 2007/10

電流分布及び不安定性を制御することは、高ベータプラズマを維持するうえで重要である。JT-60Uでは、2GHz帯の低域混成波(LH)入射装置を用いた実時間電流分布制御、及び110GHz電子サイクロトロン波(EC)入射装置を用いた新古典テアリング不安定性(NTM)の安定化を行った。実時間電流分布制御においては、モーショナル・シュタルク計測により実時間で安全係数を測定し、LH波を最適なパワーで入射するシステムを開発した。その結果、LH波入射により安全係数の極小値$$q_{rm min}$$を指令値通りに制御することに成功した。NTM安定化に関しては、EC電流駆動により$$m/n=2/1$$のNTMの安定化を行った($$m$$, $$n$$はそれぞれポロイダルモード数、及びトロイダルモード数)。特に、ECCD位置の違いによる安定化効果及び不安定化効果を実験的に明らかにした。また、TOPICSコードを用いてNTMの時間発展のシミュレーションを行った結果、実験において観測されたNTMの安定化及び不安定化が再現されることを明らかにした。また、TOPICSコードを用いてJT-60SAにおけるNTM安定化のシミュレーションを行った。シミュレーションにおいて必要となる未定乗数はJT-60UのNTM実験により得られたものを用いた。その結果、EC波入射角度を最適化すると、空間的に非常に局在化した電流駆動が得られ低いEC波パワーでNTMが安定化できることが明らかになった。

論文

Improvement of data processing system for advanced diagnostics in JT-60U

大島 貴幸; 清野 公広; 坂田 信也; 佐藤 稔; 戸塚 俊之; 射場 克幸*; 小関 隆久; 平山 俊雄

Fusion Engineering and Design, 82(5-14), p.1210 - 1215, 2007/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.08(Nuclear Science & Technology)

MSPをOSとするショット間処理計算機MSP-ISP(MSP OS-Inter Shot Processor)はJT-60U計測用データ処理設備の中心として約20年間運用されてきた。MSP-ISPは、放電時間の伸長(15秒から65秒へ)による計測データの増加,ネットワーク接続性が不十分,周辺機器と拡張が非合理,応用ソフトウェアが古く、周辺機器接続のための改造が容易ではない等の旧式化となった。約4年をかけて2005年に新しいUNIXをOSとするISP UNIX-ISP(UNIX OS-Inter Shot Processor)に完全に移行した。MSP-ISPでは各機能が一極に集中していたので、UNIX標準装備のネットワーク技術を使い、機能を分散化することで負荷軽減を図った。また、実際の実験シーケンスでの総合負荷試験や物理量変換プログラムで計算機の性能評価を行った。さらに、他の研究機関から核融合研究のエキスパートを結集し、JT-60Uを遠隔地から実験参加するシステム(RES)を安全に通信できるようITBL(IT-Based Laboratory)のセキュリティを用いて開発した。遠隔地の大学から、このたび開発した原子力機構那珂のRMVSVR(Remote Server)にアクセスし、放電条件設定,放電状態表示,実験放電結果データ表示等の検証を行った。

論文

Divertor density measurements using mm-wave interferometer in JT-60U

竹永 秀信; 大山 直幸; 朝倉 伸幸; 坂本 宜照; 坂田 信也

NIFS-PROC-68, p.62 - 65, 2007/09

JT-60Uにおいて、ダイバータ密度測定のためにミリ波干渉計を開発した。種々のプラズマフェーズにて行った測定結果により、ELMy Hモードフェーズを除いては同システムの有効性を示した。ELMy Hモードフェーズでは、屈折の効果と考えられる信号強度の大きな低下があり、そのため同フェーズでは測定ができなかった。ELM free Hモードへの遷移時においては、D$$_{alpha}$$発光強度の急激な低下とともにダイバータプラズマ密度にも急激な低下が観測された。また、QHモードと呼ばれるELMを伴わないHモードでは、1.5kHz程度の低周波な振動がダイバータプラズマ密度に観測された。さらに、ミリ波干渉計をモニター、ダイバータ部へのガスパフをアクチュエーターとして使用し、ダイバータプラズマ密度の帰還制御に成功した。

報告書

JT-60データ処理設備UNIX化改良

坂田 信也; 清野 公広; 大島 貴幸; 佐藤 稔; 小関 隆久

JAEA-Technology 2007-039, 27 Pages, 2007/07

JAEA-Technology-2007-039.pdf:13.66MB

JT-60データ処理設備は、複数の計算機群より3階層を成し構成され、第一階層に大型汎用計算機であるショット間処理計算機,第二階層に階層間のインターフェイス装置となるマイクロコンピュータ,ミニコンピュータ,第三階層にCAMACシステム,VMEシステムから構成される各種計測装置が設置される。しかし、システムの老朽化に伴い、システムを保持,管理していくことが困難になりつつあった等の理由から、近年の情報科学技術を利用したUNIX系計算機中心の水平分散型システム構築を1993年以降、段階的に実施し、2005年10月、最終段階となるMSP-ISPの機能分散化改造を終え、新システムによる運用を開始した。本報告では、MSP-ISPの持つ機能をUNIX系計算機上に分散化した水平分散型システム構築に伴う機能の開発,改造について報告する。

論文

Fast measurement of ion temperature using filter charge exchange recombination spectroscopy system towards real-time plasma control in JT-60U

吉田 麻衣子; 小林 進二*; 竹永 秀信; 坂田 信也; 鎌田 裕; JT-60チーム

Fusion Science and Technology, 51(2T), p.301 - 303, 2007/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.85(Nuclear Science & Technology)

新型の高速荷電交換再結合分光(CXRS)装置を開発し、JT-60において速いイオン温度とプラズマ回転計測を行った。高速CXRS装置は中心波長の異なる3つの干渉フィルターでCXR光を分光し、干渉フィルターを透過した信号強度の比からイオン温度及びプラズマ回転速度を導出する。本計測の特徴は、マクスウェル分布を仮定し、あらかじめ信号強度比に対するイオン温度とプラズマ回転速度の関係をマトリックスで求めるため、高速測定(最小サンプリング: 0.16ms)が可能となっている。しかしながら、計測される信号強度比はスペクトルを導出するのに最小測定点であるため、強度の不確定性は温度と回転の値に大きなエラーを生む。本研究では、干渉フィルターのバンド幅の調整や反射ミラーを用いることで信号対ノイズ比を改善し、チャンネル数を増やすことで、測定可能な空間点を増設した。これにより、$$sim$$1ms程度の時間分解能で速いイオン温度とプラズマ回転速度計測を実現した。また、本高速CXRS装置を用い、アドバンスト・トカマクプラズマのオペレーションに向けたイオン温度実時間制御の基幹となる実験を開始した。

論文

Status and prospect of JT-60 plasma control and diagnostic data processing systems for advanced operation scenarios

栗原 研一; 米川 出; 川俣 陽一; 末岡 通治; 細山 博己*; 坂田 信也; 大島 貴幸; 佐藤 稔; 清野 公広; 小関 隆久

Fusion Engineering and Design, 81(15-17), p.1729 - 1734, 2006/07

 被引用回数:12 パーセンタイル:29.25(Nuclear Science & Technology)

トカマク型磁気核融合研究は、国際熱核融合実験炉ITERの国際共同建設へと一歩前に進もうとしている中、JT-60を含む既存のトカマク型実験装置は、ITERや将来の核融合発電炉に向け、さらなる先進的運転シナリオの探求を行うことが期待されている。このような状況の中、以下に示す実験上の課題がJT-60において十分検討あるいは克服されなければならないことがわかる。すなわち、高性能のプラズマを定常に維持する方法やほぼ完全にプラズマの不安定性を回避する方法を明確にするという課題である。これを動機としてJT-60では、プラズマ実時間制御及び計測データ収集系のソフトウエアからハードウエアに渡る大規模改造を実施してきた。特に、先進的運転シナリオの探求に不可欠な開発が実施され、一部は既に完成している。これらの開発では、高速ボード計算機を大容量のリフレクティブメモリーを用いたネットワークに接続するという方式を採用した。以上の制御・計測データ収集系開発の結果報告に加えて、これまで20年間に及ぶJT-60を用いたトカマクプラズマ実験運転の経験を踏まえて、核融合発電炉を視野に入れた将来のプラズマ制御・計測データ収集システム構想を試みる。

論文

Progress of data processing system in JT-60; Development of remote experiment system

坂田 信也; 戸塚 俊之; 清野 公広; 大島 貴幸; 佐藤 稔; 小関 隆久

Fusion Engineering and Design, 81(15-17), p.1775 - 1778, 2006/07

 被引用回数:9 パーセンタイル:39.05(Nuclear Science & Technology)

JT-60データ処理設備は、複数の計算機による3階層で構成されている。第一階層となる大型汎用計算機は、JT-60全系制御設備との通信を行うとともに、データ処理設備内の階層間通信を管理している。第二階層は、複数のミニコンピュータより構成され、第三階層を構成するさまざまな計測装置からプラズマ実験データを収集する。JT-60データ処理設備では、システムの経年化に伴い、第二階層を構成するミニコンピュータを維持していくことが困難な状態にあることや高度化するプラズマ実験の要求に応えるためにシステム全体の処理能力を向上させる必要があること等の理由から、UNIX系計算機を中心とした処理分散型システムの構築を実施した。さらに、処理分散型システムの構築と並行して、JT-60遠隔実験システムの開発を実施している。本システムは、遠隔地からJT-60実験運転のパラメータとなる放電条件の設定を可能にするものであり、今後の核融合共同研究において重要な課題となっている。

論文

Recent RF experiments and application of RF waves to real-time control of safety factor profile in JT-60U

鈴木 隆博; 諫山 明彦; 井手 俊介; 藤田 隆明; 及川 聡洋; 坂田 信也; 末岡 通治; 細山 博己*; 関 正美; JT-60チーム

AIP Conference Proceedings 787, p.279 - 286, 2005/09

JT-60において、低域混成波による電流駆動とモーショナルシュタルク効果による安全係数分布計測を用いた実時間安全係数分布制御システムを開発した。実時間制御のクロックである10ms以内で安全係数分布を高速に評価するための計算手法を開発し、精度よく安全係数分布を計算できることを示した。低域混成波の位相制御により電流駆動位置を制御した。中心での安全係数$$q(0)sim1$$の正磁気シアプラズマを対象に$$q(0)sim1.3$$の正磁気シア安全係数分布を目標として制御を行ったところ、安全係数分布は目標分布に近づき、$$q(0)sim1.3$$の状態を低域混成波が安定に入射されている間(3秒間)維持した。電子サイクロトロン波による新古典テアリングモードの安定化及び、プラズマの着火・立ち上げについても本招待講演において報告する。

論文

JT-60データ処理設備ショット間処理計算機の移行

坂田 信也; 清野 公広; 大島 貴幸; 佐藤 稔; 小関 隆久

平成16年度大阪大学総合技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2005/03

JT-60データ処理設備ショット間処理計算機は、JT-60データ処理設備の中心的な役割りを担う計算機であり、JT-60実験放電にて得られた計測データの収集,加工,保存等を行う計算機である。現在、JT-60データ処理設備ショット間処理計算機には、大型汎用計算機が採用されているが、近年、UNIX系計算機が主流になってきており、さらに、ネットワーク環境の高度化により、処理分散型システムを容易に構築することが可能となってきた。これらの理由から、次年度実験再開に向けてUNIX系マシンへの移行を行っている。

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