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論文

Development of laser beam injection system for the Edge Thomson Scattering (ETS) in ITER

谷塚 英一; 波多江 仰紀; 水藤 哲*; 小原 美由紀*; 萩田 浩二*; 井上 和典*; Bassan, M.*; Walsh, M.*; 伊丹 潔

Journal of Instrumentation (Internet), 11(1), p.C01006_1 - C01006_12, 2016/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:66.58(Instruments & Instrumentation)

In the ITER Edge Thomson Scattering, the penetration in the port plug allows the laser beams to be injected into the plasma. The penetration has to be as small as possible to reduce neutron streaming from the plasma-side. In ITER, multiple laser systems are needed for high availability of Thomson scattering diagnostics. A new type of beam combiner was developed to obtain collinear, i.e. smallest footprint because of the common path, and fixed polarization from multiple laser beams using a rotating half-wave-plate. The rotating half-wave-plate method does not induce misalignment even if the rotating mechanism defects. The combined beam is injected into plasma and is absorbed at the beam dump. The beam alignment system was designed to hit the laser beam onto the center of the beam dump. The beam position at the beam dump head is monitored by multiple alignment laser beams which are collinear with the diagnostic YAG laser beam and an imaging system installed outside the diagnostic port.

論文

Conceptual design of the collection optics for the edge Thomson scattering system in ITER

谷塚 英一; 波多江 仰紀; 水藤 哲*; 相田 善行*; 草間 義紀

Review of Scientific Instruments, 81(10), p.10D541_1 - 10D541_4, 2010/10

 被引用回数:6 パーセンタイル:64.92(Instruments & Instrumentation)

The difficulty in the edge Thomson scattering (TS) diagnostic in ITER is caused by the neutron and $$gamma$$-ray irradiation. The vacuum window shall not directly face to a plasma. The TS light is relayed through the relaying optics with labyrinth, and collected to the optical fiber bundles. The total transmissivity of the TS light from a plasma to the optical fiber is approximately 30%. An electron density of 2$$times10^{19}$$ $$rm{m}^{-3}$$ is enough to measure electron temperature and electron density within a 10% and 5% margin of error, respectively, with 5 mm of the spatial resolution. The super-Gaussian beam is the ideal laser profile for the laser injection optics to avoid the break-down of filling gas at the calibration of the spectral transmissivity.

論文

Design of collection optics and polychromators for a JT-60SA Thomson scattering system

東條 寛; 波多江 仰紀; 佐久間 猛; 濱野 隆; 伊丹 潔; 相田 善明*; 水藤 哲*; 藤江 大二郎*

Review of Scientific Instruments, 81(10), p.10D539_1 - 10D539_3, 2010/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:53.84(Instruments & Instrumentation)

JT-60SAにおけるトムソン散乱計測のための集光光学系の設計を行った。YAGレーザーをトロイダル接線方向に入射した場合において、4種類のガラス材を集光光学系のレンズに採用し色収差を補正することで、画角が大きく、コンパクトな集光光学系を設計した。集光光学系は3つのポートに取り付けられ、径方向ほぼ全域が計測可能である。また、高空間分解能,高精度を伴うプラズマ周辺部計測に用いるポリクロメータにおいて、使用するバンドパスフィルターの透過波長域パターンの最適化を行った。最適化にはすべての空間チャネルにおける設計パラメータ(集光立体角,散乱角,有効プラズマ長,散乱長)とダブルパスレーザーシステムを採用することが考慮されている。その結果、約5mmの空間分解能で電子温度及び一部の範囲の電子温度の計測が要求されている精度で計測できる見積もりを得た。

口頭

JT-60SAトムソン散乱計測における集光光学系と計測ポートプラグの概念設計

東條 寛; 波多江 仰紀; 佐久間 猛; 濱野 隆; 篠原 孝司; 伊丹 潔; 相田 善明*; 水藤 哲*; 藤江 大二郎*

no journal, , 

JT-60SAのトムソン散乱計測の集光光学系の概念設計を行った。計4種のガラス材を含んだ7-9枚のレンズからなる屈折系光学系を採用し、色収差を抑制した(解像度は1mm以下)。また集光光学系を計3つのポート(P1, P2, P5)に設置することで、径方向ほぼ全域の計測が可能になる見込みを得た。集光光学系はクライオスタットから真空容器ポートまでアクセスするポートプラグ内に収納する必要がある。プラズマ電流が5MA/8msの時間スケールで減少するディスラプションを想定した場合、板厚30mmで、ポートプラグ先端部から500mm程度の領域まで0.1MA/m$$^{2}$$のオーダーの渦電流が生じると考えられている。先端部の板厚を20mmにすることで、渦電流が流れにくく、最大主応力が設計応力以下に抑える設計が可能となった。

口頭

ITER周辺トムソン散乱計測装置のための集光光学系の開発

谷塚 英一; 波多江 仰紀; 水藤 哲*; 相田 善明*; 草間 義紀

no journal, , 

ITERの周辺プラズマ計測では、r/a$$<$$0.85の領域の電子温度と電子密度の空間分布を、5mmの空間分解能及び10msの時間分解能で測定することが要求されている。この要求を満たすよう、周辺トムソン散乱計測のための、ポート内外における光学系の設計を進めている。ポート外に設置する収差補正のための光学系を用いることにより、5mmの空間分解能を達成可能な解像力を持つ集光光学系を設計できた。光学機器の組立時と実験時では温度,真空度,磁場等の環境が異なるため、結像位置のずれが起こる。実機の配置に基づいた光線追跡を行い、組立時,実験開始時、プラズマ電流立ち上げ後の結像位置の変化を評価した。ポート外の光学系はポートに固定し、真空容器全体とともに動くようにすることにより、結像のずれを大幅に低減できることを示した。

口頭

Developments of a JT-60SA Thomson scattering diagnostic

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 ($$sim$$ 30 keV) possible.

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