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河内 哲哉; 長谷川 登; 岩前 敦*; 米田 仁紀*
Journal of Physics; Conference Series, 548(1), p.012038_1 - 012038_7, 2014/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)偏光は光の基本的な性質であり、その性質は磁性体などの物性研究のみならずプラズマの診断等にも役立てることができる。プラズマにおいては、発光線のアライメントなどの情報からプラズマの非等方性を導いたり、ゼーマン効果から磁場強度を見積もることができる。我々はレーザー駆動の軟X線レーザー(波長18.895nm)を例にとり、外部磁場が存在する場合のゼーマン分裂の量を測定した。測定には分解能15000の斜入射分光器HIREFSを用いた。外部磁場は直径4ミリのコイルをパルスパワー電源で駆動することで生成した。磁場強度は10から35テスラの範囲で可変であり、その方向は軟X線レーザーの発生方向に一致させた。磁場をかけることで軟X線レーザーの右回り及び左回りの円偏光成分を分離して測定することに成功したが、その際のゼーマン効果の量から推定される磁場強度は印加磁場の4倍程度大きな値を示していた。励起レーザー光の伝搬を考慮した流体コードによる解析により、軟X線レーザーの発振を引き起こすレーザーパルスのポンデロモーティブ力がプラズマ中の磁束密度の圧縮を引き起こし、磁場強度を実効的に増加させていることを見出した。
岩前 敦*; 小川 宏明; 杉江 達夫; 草間 義紀
JAEA-Research 2011-045, 11 Pages, 2012/02
JAEA-Research-2011-045.pdf:2.36MB
ITERのプラズマ対向面での光の反射特性を調べるために、対向面に使われる材料の一つであるタングステンについて、実際に使用が予定されているタングステンブロックのサンプルを使って、双方向反射率分布関数(BRDF)を測定した。H
及びH
の光の放射を模擬するために、光源として、波長が652nm及び473nmの2つのレーザーダイオードを用いた。ブロック表面には、機械加工の際に生じた微細な溝が一方向に認められる。そのため、反射光は機械加工した表面の状態によって影響を受け、入射光線を表面の溝の方向に対して垂直に入射した場合には、反射光は直線的に分布し、一方、入射光線を表面の溝の方向に対して平行に入射した場合には、反射光は弧形に分布した。これらの測定結果を、光線追跡により模擬したところ、測定結果を定性的に説明することができた。
岩前 敦; 杉江 達夫; 小川 宏明; 草間 義紀
Plasma Physics and Controlled Fusion, 53(4), p.045005_1 - 045005_17, 2011/04
被引用回数：5 パーセンタイル：21.64(Physics, Fluids & Plasmas)Intensity of emission lines in the ITER divertor plasma is synthesized using a model of the edge and scrape-off layer plasmas. The intensity of hydrogen isotopes and impurities observed with the divertor optical system of the Impurity Influx Monitor (Divertor) is estimated. In both the inner and outer divertor plasmas, ionizing and recombining plasma components are observed for C
and recombining plasma component is dominant for C
. Line-of-sight integrated spectra are synthesized in the wavelength range of 200 nm to 1000 nm using photon emission coefficients. In order to evaluate the carbon impurity influx, 
, identifying the plasma component, i.e. ionizing or recombining plasma component, is important.
spectral calibration method for the impurity influx monitor (divertor) for ITER using angled physical contact fibers岩前 敦; 小川 宏明; 杉江 達夫; 草間 義紀
Review of Scientific Instruments, 82(3), p.033502_1 - 033502_4, 2011/03
被引用回数：3 パーセンタイル：17.04(Instruments & Instrumentation)The 
calibration method for the impurity influx monitor (divertor) is experimentally examined. The total reflectance of the optical path from the focal point of the Cassegrain telescope to the first mirror is derived using a micro retro-reflector array. An optical fiber with angled physical contact (APC) connectors reduces the return edge reflection. APC fibers and a multimode coupler increase the signal-to-noise ratio by about one order compared to that of triple-branched fibers and enable measurement of the wavelength dependence of the total reflectance of the optical system even after potential deterioration of mirror surfaces reduces reflectance.
庄司 主*; 増崎 貴*; 小林 政弘*; 後藤 基志*; 森崎 友宏*; 山田 弘司*; 小森 彰夫*; 岩前 敦; 坂上 篤史*; LHD実験グループ*
Fusion Science and Technology, 58(1), p.208 - 218, 2010/07
被引用回数：10 パーセンタイル：53.61(Nuclear Science & Technology)The function of the divertor plasmas on the particle control in the plasma periphery is investigated from view points of magnetic field line structure and neutral particle transport. It shows that the particle and heat deposition on the divertor plate arrays are explained by the distribution of strike points calculated by magnetic field line tracing with a randam walk process, which is experimentally supported by measurements in various magnetic configurations. Control of neutral particle fueling from the divertor plate is essential for sustaining long pulse discharges and achieving Super Dense Core plasma. The behavior of neutral particles in the plasma periphery has been investigated by 
emission measurements and a neutral particles transport simulation. It reveals that the main particle source in an ICRF heated long pulse discharge is from the divertor plates heated by protons accelerated by ICRF waves, and the spatial profile of the neutral particle density in various magnetic configurations is explained by the distribution of the strike points. Basing on this analysis, a closed divertor configuration optimized for the intrinsic magnetic field line structure in the Large Helical Devices is proposed for efficient particle control and heat load reduction on the divertor plates.
8 and 14 keV柳林 潤*; 仲野 友英; 岩前 敦; 久保 博孝; 蓮尾 昌裕*; 伊丹 潔
Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 43(14), p.144013_1 - 144013_6, 2010/07
被引用回数：29 パーセンタイル：74.04(Optics)プラズマ中心での電子温度8keV及び14keVのプラズマで高電離タングステンイオンの真空紫外スペクトルを観測し、スペクトル線の同定を行った。8keVのプラズマで観測された2.6
3.2nmの波長帯のスペクトルは
の
遷移によるものであると同定した。14keVのプラズマで観測された2.0nm及び2.3nm付近のスペクトルは、それぞれ、
の
遷移、及び
の
によるものであると同定した。
=3 levels observed on MSE spectra of LHD plasma岩前 敦; 坂上 篤史*; 安宅 誠*; 澤田 圭司*; 後藤 基志*; 森田 繁*
Plasma Physics and Controlled Fusion, 51(11), p.115004_1 - 115004_15, 2009/11
被引用回数：6 パーセンタイル：22.52(Physics, Fluids & Plasmas)We have observed motional-Stark-effect (MSE) spectra of Balmer-
line emitted from a heating neutral-hydrogen beam on the Large Helical Device. Polarization-resolved spectral profile indicates that the magnetic-sublevel populations in the upper level slightly deviate from the statistical distribution, i.e., alignment is created. The theoretical proton-impact cross sections with the assumption of corona equilibrium, however, lead to a profile in gross disagreement with the observed one. It is suggested that, the observed profile is the result of time integration of light emission of atoms during the relaxation process, i.e., the aligned population distribution is created by the directional proton collisions and elastic proton collisions destroy the alignment, finally leading to statistical distribution.
岩前 敦; 杉江 達夫; 小川 宏明; 草間 義紀
Plasma and Fusion Research (Internet), 4, p.042_1 - 042_11, 2009/10
We have developed a spectroscopic diagnostics system in ultraviolet and visible wavelength regions for monitoring ITER divertor plasmas. An equivalent-size prototype of the optical components for the upper port-viewing fan array chords has been assembled as a system to measure spectral light throughput coefficient (
tendu). Collisional-radiative models for He
and C
are used to estimate the emission line intensities of helium ash and carbon impurity ions in a divertor plasma of a burning plasma. For the measurement of 
, the estimated line intensity of C =6-7 meets the time resolution of ITER requirement. A numerical simulation of the computerized tomographic (CT) reconstruction technique has been applied to the divertor plasma region. A Gaussian-type intensity model function with 100 mm (full-width-at-half-maximum) of the impurity emission observed by means of various pairs of fan array-viewing chords is applied based on the CT reconstructs. With the optimized pair of the upper port and the higher gap viewing chords resolve the model function with reasonable resolution. We measure the reflection of the surfaces of carbon-fiber-composite and tungsten blocks, which consist of the plasma-facing divertor target plate and the dome. The reflection of the surface of the tungsten divertor material at H
656.28 nm is 23%, sandblasting the tungsten surface reduces direct reflectance less than 0.7%.
長谷川 登; 佐々木 明; 山谷 寛; 岸本 牧; 田中 桃子; 越智 義浩; 錦野 将元; 國枝 雄一; 河内 哲哉; 米田 仁紀*; et al.
Journal of the Optical Society of Korea, 13(1), p.60 - 64, 2009/03
被引用回数：5 パーセンタイル：28.49(Optics)現在われわれは、円偏光二色性計測用の光源として、円偏光軟X線レーザーの開発を行っている。プラズマX線レーザーの遷移線はNi様イオンの4p(J=1)-4d(J=0)であり、下準位(4p)は磁気量子数m=-1, 0, +1の3つの準位が縮退している。通常縮退している個々の遷移線は、円偏光もしくは直線偏光を有しているため、外部磁場により下準位の縮退を解消することで、円偏光X線レーザーの発生が可能となる。本方式による円偏光軟X線レーザーを実現するためには、X線レーザーの線幅の情報が非常に重要であるが、高精度の分光計測が必要なため、ほとんど報告されていないのが現状である。今回、世界で初めてニッケル様モリブデンX線レーザーの線幅の計測に成功したので、これを報告する。さらに、この結果を元に行った円偏光X線レーザーの発生実験についても合わせて報告する。
前原 常弘*; 川嶋 文人*; 岩前 敦; 向笠 忍*; 竹森 俊彦*; 渡辺 高志*; 黒河 賢哉*; 豊田 洋通*; 野村 信福*
Physics of Plasmas, 16(3), p.033503_1 - 033503_5, 2009/03
被引用回数：15 パーセンタイル：47.38(Physics, Fluids & Plasmas)Spectroscopic measurements of high frequency (hf) plasma were performed under high pressure conditions (5 and 7 MPa) and supercritical (sc) CO
conditions (
MPa). Temperature evaluated from C Swan bands (
) increased from 3600 to 4600 K with an increase in pressure. The first observation of broadening and shifting of the O I line profile (
) of hf plasma under sc CO concisions was carried out. However, the origin of broadening and the shifting cannot be understood because the present theory explaining them is not valid for such high pressure conditions.
岩前 敦; 小川 宏明; 杉江 達夫; 河西 敏*; 草間 義紀
Proceedings of 18th International Toki Conference on Development of Physics and Technology of Stellarator/Heliotrons en route to Demo (ITC-18) (CD-ROM), p.450 - 453, 2008/12
We are developing a spectroscopic diagnostics system in wavelength region of 2001000 nm for monitoring ITER divertor plasmas, such as the influxes of impurity elements, the position of the ionization front, the electron temperature and density. An equivalent size prototype of the optical components for the upper port spectroscopic diagnostics system has been fabricated and assembled into the system to estimate quantitative light throughput. Line intensities of helium ash and carbon ions are estimated with collisional radiative model. Measured signal intensity is estimated with the prototype spectral throughput and the estimated line radiance. The reflection of the plasma facing materials of divertor, tungsten and carbon fiber composite are measured. The tungsten reflection is 23% at 
656 nm. There is anisotropic aspect of the reflection from the tungsten divertor material surface.
前原 常弘*; 宮本 一平*; 黒河 賢哉*; 橋本 幸生*; 岩前 敦; 倉本 誠*; 山下 浩*; 向笠 忍*; 豊田 洋通*; 野村 信福*; et al.
Plasma Chemistry and Plasma Processing, 28(4), p.467 - 482, 2008/08
被引用回数：57 パーセンタイル：87.53(Engineering, Chemical)Radio frequency (RF) plasma in water was used for the degradation of methylene blue. The fraction of decomposition of methylene blue and the intensity of the spectral line from OH radical increased with RF power. RF plasma in water also produced hydrogen peroxide. The density of hydrogen peroxide increased with RF power and exposure time. When pure water (300 mL) is exposed to plasma at 310 W for 15 min, density of hydrogen peroxide reaches to 120 mg/L. Methylene blue after exposed to plasma degraded gradually for three weeks. This degradation may be due to chemical processes via hydrogen peroxide and tungsten. The comparison between the experimental and calculated spectral lines of OH radical (A-X) shows that the temperature of the radical is around 3,500 K. Electron density is evaluated to be 
3.5
10
m
from the stark broadening of the H line.
Kim, J.*; Kim, D. E.*; 河内 哲哉; 長谷川 登; 助川 鋼太*; 岩前 敦*; 藤本 孝*
Journal of the Optical Society of Korea, 7(3), p.145 - 149, 2003/09
強い光電界強度によって生成した酸素プラズマにおける電子の速度分布関数の異方性について偏光プラズマ分光の手法を用いて評価した。用いた光源は幅66fs,ピーク強度10
W/cm
のチタンサファイアレーザーで、この強度においては、光電界電離が主要な電離過程となる。観測においてはプラズマからのリチウム様酸素イオン(O
イオン)の1s2p P-1s4d D
(J=1/2-3/2及びJ=3/2-5/2)遷移(波長12.992nm)の偏光を計測した。その際、同種のイオンからの1s 2pP-1s4sS(J=1/2-1/2及びJ=3/2-1/2)を異なる偏光方向に対する計測系の感度の校正に用いた。上記の発光線の偏光度を酸素ガス密度、及び入射レーザーの偏光方向を変えた場合に調べた結果、励起レーザーの偏光状態を直線偏光から円偏光にすることで、発光線の偏光度が下がり、またガス密度を増加させると偏光度が下がることが見いだせた。これらの結果から、プラズマ中の電子速度分布関数の異方性の発生及び緩和についての知見が得られ、プラズマの異方性に起因すると考えられるX線レーザーの偏光制御への足掛かりが得られた。
小川 宏明; 岩前 敦; 杉江 達夫; 河西 敏*; 勝沼 淳*; 原 玲丞*; 武山 芸英*; 草間 義紀
no journal, ,
ITERダイバータ不純物モニターは、ダイバータ部における不純物,重水素及びトリチウムのスペクトル線の発光強度分布を測定し、不純物制御やダイバータ制御にフィードバックするデータを提供するための計測装置である。熱歪みを低減するとともに、より高い空間分解能を得るために、水平ポート先端部光学系の光学設計及び機械設計を見直した。機械設計では、冷却流路を確保した一体型のマウントモジュールにミラーを設置する構造とし、さらにミラーホルダーにも冷却流路を確保する設計とした。今後、詳細な熱解析を行い、光学性能に対する影響を評価する。次に、試作したマイクロレトローリフレクターを使用したその場感度較正系の信号量を、測定したマイクロレトローリフレクターの反射率を用いて評価した。その結果、全測定波長領域内でS/Nが10
以上となった。これは、ITERに適用可能であることを示唆するものであり、7月より実機規模での試験を実施する。最後にカセグレン型集光系に取り付けた光軸観察用光学系を使用した実機規模の光学特性試験を実施し、ほぼ当初設計通りの性能であることを確認した。
岩前 敦; 小川 宏明; 杉江 達夫; 草間 義紀; 河西 敏*; 勝沼 淳*; 武山 芸英*
no journal, ,
ITER計画において日本が調達予定のダイバータ不純物モニターの設計検討と試作光学系の性能評価について報告する。ダイバータプラズマからの紫外及び可視領域の発光は、不純物モニターの先端部光学系を介し、観測窓を通り集光光学系により結像され光ファイバーを通じて分光器に導入される。プラズマ近傍に位置する先端部光学系では、
線,中性子,高エネルギー粒子の照射を受けるため放射線耐性の金属ミラー(Mo, Al)を用い、これらミラーは核発熱除熱用の冷却路つき保持機構に取り付けられる。金属ミラー,集光光学系カセグレン望遠鏡,マイクロレンズアレイ(MLA),光ファイバー分配器を試作した。ITERの実機規模に光学系を配置し、結像特性,空間分解能,感度等を調べた。MLAにより磁力線方向に観測視野を広げ、検出光量を増加したことにより、集光効率はファイバー単体に比べて最大3.3倍となった。衝突輻射モデルを用いてダイバータプラズマの不純物発光線強度を評価した。計算により得られた炭素イオンの発光線C IV(581nm)の視線積分発光強度は、強度の高い一部の視線においては計測可能と推定される。
小川 宏明; 岩前 敦; 杉江 達夫; 河西 敏*; 草間 義紀
no journal, ,
ダイバータ不純物モニターは日本が調達する計測装置の一つである。上部ポート,水平ポート,ダイバータポートから扇状の視線で、ダイバータプラズマ中の不純物からの発光線強度を分光計測し、水素同位体や不純物元素のダイバータプラズマへの流入束を測定する。計測波長領域は紫外・可視・近赤外領域(200nm1000nm)である。ITER機構により提示されたダイバータドームの設計変更に対応し、ダイバータ中央光学系とダイバータ隙間光学系の光学設計と機械設計を行った。ダイバータ中央光学系の先端部光学系を入れるミラーボックスの設計を固めた。ワイヤー駆動機械式シャッターを導入した。シャッター閉時にはマイクロレトロリフレクタによる「その場」感度較正が可能となる。上部ポート試作光学系の絶対感度較正を行い、光学系の分光エテンデュを求めた。上部ポート試作光学系の分光透過率の変化をマイクロレトロリフレクタを用いた「その場」感度較正法により測定した。17%程度の分光透過率があり、モリブデン鏡,アルミ鏡等の反射率等の物性値から得られる理論値とほぼ一致した。その後、上部ポート試作光学系の分光透過率が減少したが、Angled-Physical Contact光ファイバの採用により1%程度の分光透過率でも感度較正を行える見通しを得た。
草間 義紀; 河野 康則; 杉江 達夫; 近藤 貴; 小川 宏明; 波多江 仰紀; 佐藤 和義; 鈴木 哲; 林 利光; 小野 武博; et al.
no journal, ,
ITERの計測装置は、2007年の設計レビューによる見直し、調達分担の再調整を経て、2009年6月のITER理事会において決定された。日本は、中性子束測定・核融合出力評価のためのマイクロフィッションチェンバー, プラズマ周辺部の電子温度・密度を測定する周辺トムソン散乱計測装置、プラズマコア部の電流密度・安全係数を評価するポロイダル偏光計、ダイバータ部の水素同位体と不純物を測定するダイバータ不純物モニター、ダイバータターゲットの温度・入熱を評価するダイバータ赤外サーモグラフィー、ダイバータ熱電対の6つの計測装置を調達する。原子力機構は、日本の国内機関として、これらの計測装置の開発を進めてきた。現在は、調達準備の最終段階として、機器の設計と試作試験を進めている。これらの活動の現状と今後の計画を述べる。
草間 義紀; 石川 正男; 近藤 貴; 小川 宏明; 岩前 敦; 杉江 達夫; 竹内 正樹
no journal, ,
ITER計画で日本が調達するマイクロフィッションチェンバー(MFC)とダイバータ不純物モニターの開発の進展について報告する。MFCのその場感度較正は真空容器内に中性子源を導入して行うが、その際、MFCを取り巻く環境が運転中のそれと同じであることが極めて重要である。今回、ブランケットモジュールの冷却水の影響を中性子輸送解析により評価した。冷却水がない場合には感度較正係数が2倍になり、その場感度較正の際には冷却水配管が水で満たされている必要があることが明らかとなった。ダイバータ不純物モニターなどの分光計測においては、ダイバータ板や真空容器第一壁による光の反射が計測に及ぼす影響を評価することが重要な課題になっている。ITERのダイバータバッフルで使用させるものと同じタングステンブロックを用い、同ブロック表面での双方向反射分布関数の測定を行った。ブロックの表面にできている線状の機械加工痕に垂直方向にレーザーを入射すると、反射光は入射面内で線状の軌跡を描き、加工痕に平行方向にレーザーを入射した場合には、反射光は円弧を描くという特徴的な分布を持つことが明らかとなった。光学設計ソフトでシミュレーションを行ったところ、これらの二つの反射光のイメージは、測定結果と定性的によく一致することがわかった。
草間 義紀; 近藤 貴; 石川 正男; 波多江 仰紀; 谷塚 英一; 林 利光; 小野 武博; 河野 康則; 今澤 良太; 小川 宏明; et al.
no journal, ,
ITER計画において我が国が調達を担当する6つの計測装置(マイクロフィッションチェンバー,周辺トムソン散乱計測装置,ポロイダル偏光計,ダイバータ不純物モニター,ダイバータ熱電対,ダイバータ赤外サーモグラフィー)の開発並びに計測装置設計に不可欠な中性子輸送解析,上部計測ポートプラグ設計の進展について報告する。
小川 宏明; 岩前 敦; 杉江 達夫; 竹内 正樹; 草間 義紀
no journal, ,
ITER計画で日本が調達するダイバータ不純物モニターについて、最新の設計検討及び試作試験の結果を報告する。(1)光学系の新設計:これまでの検討により、核融合反応で生成するヘリウムの微弱なスペクトル線を、高速に測定(時間分解能1ms)することは困難であることが示されている。これを解決するために、高純度フッ化カルシウム及び石英製の色消しレンズを組合せたリレー光学系を設計した。その結果、受光側の開口数を約4倍まで増加させることができ、微弱なスペクトルの測定に見通しを得た。(2)タングステン材の反射特性の測定・評価:ダイバータドーム及びバッフル板に使用されるタングステン材からの反射光の影響を評価することを目的として、タングステン材の双方向反射分布関数の測定及び評価を行った。ITER用のタングステン材の表面には、表面加工時の切削痕があり、切削方向と垂直に光を入射した場合には、反射光のパターンは直線状となった。一方、平行に光を入射した場合には、反射光のパターンは円弧状となり、その曲率半径は、入射角が大きくなるに従って小さくなった。レーザー顕微鏡で観測したタングステン材の実際の表面形状を用いてシミュレーション(光線追跡)を行ったところ、上記の測定結果と定性的に一致する反射光のパターンを再現できた。今後、照度解析ソフトを用いて、さらに詳細に検討を進める予定である。
