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論文

Measurement of a time dependent spatial beam profile of an RF-driven H$$^-$$ ion source

和田 元*; 神藤 勝啓; 柴田 崇統*; 笹尾 眞實子*

Review of Scientific Instruments, 91(1), p.013330_1 - 013330_5, 2020/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

イオンは、低周波電磁誘導がそのターゲットとなるイオンを含む荷電粒子の輸送を駆動するプラズマシースを介してイオン源から引き出される。負水素イオン(H$$^-$$)生成のためのイオン源ではMHz帯の高周波交流源がプラズマを励起している。狭い入口のスリットを持った高速ビーム電流計測システムを用いることで、2MHzの高周波源で行動したイオン源から引き出したH$$^-$$ビームのAC成分の強度についての空間分布の調査を行うことができた。ビーム揺動の空間分布は、ビーム中心では周辺部に比べてより小さい揺動であることが分かった。

論文

Evaluation of two-stage system for neutron measurement aiming at increase in count rate at Japan Atomic Energy Agency - Fusion Neutronics Source

篠原 孝司; 石井 啓一*; 落合 謙太郎; 馬場 護*; 助川 篤彦; 笹尾 眞實子*; 北島 純男*

Review of Scientific Instruments, 85(11), p.11E823_1 - 11E823_4, 2014/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

A neutron flux array is one of the important plasma diagnostics to obtain the information on fast ion population. However, the limited flux owing to its collimator results in the small number of pulse counts and the large statistical error. The method to increase the pulse counts is required. Here, we propose a multi-stage neutron detection system, in which several sets of a scintillator and photo-multiplier tube (PMT) are placed in a line-of-sight. In order to evaluate the performance of the multi-stage detection system, we have carried out experiments on a two-stage detection system using a neutron beam at FNS (Fusion Neutronics Source) of JAEA (Japan Atomic Energy Agency). The results have shown the concept of the multi-stage detection system works as expected. In the best setup, the test two-stage system reached about 1.7 (1.8) times the efficiency of a single scintillator and PMT system for 2.54 (14) MeV neutrons.

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,43

河野 康則; 伊丹 潔; 川端 一男*; 草間 義紀; 笹尾 眞實子*; Peterson, B.*; 間瀬 淳*

プラズマ・核融合学会誌, 90(2), P. 164, 2014/02

ITPA(国際トカマク物理活動)計測トピカルグループは、ITERの計測・制御に関する最重要課題及び今後実施すべき研究開発について議論・検討を行うグループであり、その第25回会合が、平成25年10月15日-18日の日程で仏国サン・ポール・レ・デュランスのITER機構において開催された(出席:約80名、内訳/日本:5名、米国: 4名、韓国: 2名、EU: 23名、中国: 3名、ロシア: 8名、インド: 6名、ITER機構:約25名)。会合では、最重要課題である「損失アルファ粒子計測手法の開発」、「プラズマ対向第一ミラーの寿命評価」、「壁反射光の光学計測への影響」及び「プラズマ制御システムに関する計測要求の検討」に対する取り組み状況を中心に議論を行った。会合の初日には、ITER機構のプログレス会合が開催され、同機構におけるITER計測装置の設計検討の状況について報告・議論が行われた。

論文

Research and development of neutron detection system using scintillator and digital-signal processing

篠原 孝司; 石井 啓一*; 落合 謙太郎; 馬場 護*; 笹尾 眞實子*; 北島 純男*

Plasma and Fusion Research (Internet), 8, p.1402144_1 - 1402144_9, 2013/11

A collimated neutron flux array system in JT-60U successfully upgraded performance of higher counting rate and the capability to detect 14 MeV neutrons as well by using a fast digitizer in 2006. Additionally, detailed analysis of the recorded waveform on JT-60U and FNS has provided us new findings. In this paper, firstly, characteristics of pulse shapes and neutron-$$gamma$$ discrimination parameters investigated by the detailed analysis of digitized waveform data are described. Next, new data analysis procedure for neutron-$$gamma$$ discrimination based on the characteristics is proposed. In the new procedure, an appropriate projection surface, on which we can define the discrimination boundary, has been introduced in three-dimensional discrimination parameter space. The problem of pulse height variation, which occurs when a counting rate is high in high performance plasma, and its countermeasures are also presented. The system using the countermeasure of a booster method successfully has avoided the problem in the high neutron flux condition of $$sim$$2$$times$$10$$^{5}$$ counts/s on FNS.

論文

Issues on the absolute neutron emission measurement at ITER

笹尾 眞實子*; 石川 正男; Yuan, G.*; Patel, K.*; Jakhar, S.*; Kashchuk, Y.*; Bertalot, L.*

Plasma and Fusion Research (Internet), 8(Sp.1), p.2402127_1 - 2402127_3, 2013/09

ITERの核融合出力は中性子放射化システムや中性子カメラとともに中性子束モニタの組み合わせで測定される。これらのシステムは、ITERトカマク内に中性子発生装置を回転させることで絶対較正を行う。実際に、個々の中性子束モニタの測定範囲は限られているが、ITERプラズマを用いた相互較正試験により測定範囲をつなぎ、全体として10$$^{14}$$n/sから10$$^{21}$$n/sの中性子発生量をカバーする必要がある。このため、相互較正を正確に行う必要がある。本研究では、相互較正試験時のプラズマの上下方向、径方向の移動が精度に与える効果について評価した。その結果、プラズマの上下方向の移動がもたらす精度の悪化を最小限に留めるためには、よく計画された放電シナリオによるプラズマを用いて相互較正試験を行う必要があるとともに、縦方向中性子カメラを効果的に使用することが重要であることがわかった。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,41

伊丹 潔; 河野 康則; 川端 一男*; 草間 義紀; 笹尾 眞實子*; Peterson, B.*; 間瀬 淳*

プラズマ・核融合学会誌, 89(9), P. 638, 2013/09

ITPA(国際トカマク物理活動)計測トピカルグループは、ITERの計測・制御に関する最重要課題及び今後実施すべき研究開発について議論・検討を行うグループであり、その第24回会合が、平成25年6月4日-7日の日程で米国・サンディエゴにて開催された(出席: 41名、内訳/日本: 2名、米国: 24名(うち豪州1名)、韓国: 1名、EU: 6名、中国: 6名、ロシア: 1名、ITER機構: 1名)。会合では、最重要課題である「損失アルファ粒子計測手法の開発」、「プラズマ対向第一ミラーの寿命評価」及び「プラズマ制御システムに関する計測要求の検討」に対する取り組み状況を中心に議論を行った。会合の初日には、米国におけるプログレス会合が開催され、同国が開発を担当するITER計測装置の設計検討及び試作試験が順調に進展していることが報告された。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,37

林 伸彦; 井手 俊介; 鈴木 隆博; 伊丹 潔; 河野 康則; 笹尾 眞實子*; 草間 義紀

プラズマ・核融合学会誌, 88(7), p.392 - 393, 2012/07

2012年の春季に国際トカマク物理活動(ITPA)に関する2つの会合(「統合運転シナリオ」と「計測」)が開催された。「統合運転シナリオ」は、スペインのマドリードで開催し、日本からは4名の参加があった。「計測」は、ロシアのモスクワで開催し、日本からの参加者は2名であった。各会合の概要をまとめて報告する。なお、次回会合は2012年の秋季に、「計測」は他のグループとは独立に開催し、「統合運転シナリオ」は第24回核融合エネルギー会議後に米国のサンディエゴで「計測」以外の他のグループと合同で開催する予定である。

論文

Development of a negative hydrogen ion source for spatial beam profile measurement of a high intensity positive ion beam

神藤 勝啓; 和田 元*; 西田 睦聡*; 出村 康拡*; 佐々木 大地*; 津守 克嘉*; 西浦 正樹*; 金子 修*; 木崎 雅志*; 笹尾 眞實子*

AIP Conference Proceedings 1390, p.675 - 683, 2011/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

A negative ion beam probe system has been proposed as a new tool to diagnose beam profiles of high intensity positive ion beams such as the high intensity continuous-wave (CW) D$$^+$$ beam for the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF). To monitor beam profile of the positive ion beam from a remote position, a negative ion beam is injected into the positive ion beam perpendicularly, and the negative-ion-beam attenuation due to the beam-beam interaction is measured at each point. In a low barycentral energy region, the additional electrons of the negative ions with the small electron affinity are easily detached by collisions with the positive ions. To validate the system capability, an experimental study with a low-energy intense He$$^+$$ beam system has been started for the proof-of-principle (PoP) experiment. For the probe beam source, an H$$^-$$ ion source to produce the H$$^-$$ beam with a rectangular shape of 70 mm $$times$$ 2 mm has been designed and assembled. The long side of the rectangle can cover the entire cross section of the He$$^+$$ beam around the focal point, while the short side should be thin not to disturb the target beam. It is installed on a small test stand to measure the beam quality of the H$$^-$$ beam. Experimental results of the H$$^-$$ beam extracted from the small source will be presented.

論文

Fast neutron-$$gamma$$ discrimination on neutron emission profile measurement on JT-60U

石井 啓一*; 篠原 孝司; 石川 正男; 馬場 護*; 磯部 光孝*; 岡本 敦*; 北島 純男*; 笹尾 眞實子*

Review of Scientific Instruments, 81(10), p.10D334_1 - 10D334_3, 2010/10

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

Automatic analysis of the neutron-$$gamma$$ pulse shape discrimination has been developed for the neutron emission profile monitor, which uses stilbene scintillation detectors, in JT-60U. In the automatic analysis, linear discriminant function is applied to determine the line dividing between neutron events and $$gamma$$-ray events on the 2D map. In order to verify the validity of the determined line, the pulse shape discrimination quality is evaluated with the ratio of $$gamma$$-ray events to neutron events, namely contamination by $$gamma$$-ray. As a result, it is clear that $$gamma$$-ray contamination is below to statistical error with the time resolution of 10 ms.

論文

Strategy for the absolute neutron emission measurement on ITER

笹尾 眞實子*; Bertalot, L.*; 石川 正男; Popovichev, S.*

Review of Scientific Instruments, 81(10), p.10D329_1 - 10D329_3, 2010/10

 被引用回数:15 パーセンタイル:38.68(Instruments & Instrumentation)

ITERでは、絶対中性子発生量測定に対し10%の計測精度が要求されている。この計測精度を達成するために数種類の中性子計測を組合せて測定を行う必要があり、そのためには各中性子計測装置のその場較正試験に加えて、それぞれの計測装置の相互較正が必要となる。本研究では、各中性子計測装置のその場較正試験に必要な時間を中性子輸送解析により評価した。その結果、中性子源として10$$^{10}$$ n/s以上のDT中性子及び10$$^{8}$$n/s以上のDD中性子が発生可能な中性子発生装置を用いることで、全体として8週間でその場較正試験を完了できる見通しがたった。

論文

A Negative ion beam probe for diagnostics of a high intensity ion beam

神藤 勝啓; 和田 元*; 金子 修*; 津守 克嘉*; 西浦 正樹*; 笹尾 眞實子*; 木崎 雅志*

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.999 - 1001, 2010/05

大出力正イオンビームのプロファイルを診断するための新方式として、われわれは負イオンビームプローブシステムを提案した。IFMIFの2本の線形加速器は加速器駆動型中性子源として、各々が40MeV/125mA連続重陽子ビームを供給する。連続運転中は極大電流ビームと高放射線レベルのために、ビーム光学やメンテナンス等の観点からビーム輸送系で通常の診断方式による測定は困難である。高エネルギー粒子との衝突により容易に付加電子が脱離する負イオンのビームを正イオンビームに対して遠方より垂直に入射して、ビーム=ビーム相互作用による負イオンビームの減衰量を各位置で調べることにより、ビームプロファイルを診断することが可能になる。われわれは平成21年度よりこの新しいビームプロファイルモニターシステムの原理検証実験を開始した。本発表では、その実験原理及び方法、本研究のために製作したシート状ビーム生成用水素負イオン源の性能評価とともに、IFMIFビーム輸送系への応用の見通しについて報告する。

口頭

JT-60Uにおける中性子プロファイルモニタを用いたELM研究

石井 啓一*; 篠原 孝司; 大山 直幸; 仲野 友英; 石川 正男; 馬場 護*; 磯部 光孝*; 北島 純男*; 笹尾 眞實子*

no journal, , 

JT-60Uでは7視線の中性子プロファイルモニタを用いて、中性子発生率の空間分布を計測してきた。2006年よりデジタル信号処理システムを導入したことにより、高計数率環境下での計測が可能となった。これにより中性子発生率の時間変化が高い時間分解能で得られるようになった。このシステムにより今回ELMイベントに同期した中性子発生率の減少が観測された。また減少のタイミングには視線ごとの違いがみられるという結果が得られた。今回、この現象について統計処理を行うことで、より高い精度でのELMとの相関関係を調査した。本発表では、得られた結果をバルクのプラズマと比較することで、この中性子の振る舞いにおける高速イオンの役割を議論する。

口頭

負イオンビームを用いた高エネルギービームプロファイル診断,2

神藤 勝啓; 和田 元*; 西田 睦聡*; 出村 康拡*; 佐々木 大地*; 津守 克嘉*; 木崎 雅志*; 西浦 正樹*; 金子 修*; 笹尾 眞實子*

no journal, , 

現在計画中のIFMIF(国際核融合材料照射施設)で用いられる大強度重陽子加速器などのビーム診断は、高放射線環境下で行われることが予想される。前回、ビームプロファイル測定の新しいツールとして、負イオンビームプローブ法を提案した。負イオンビームを正イオンビームに対して垂直に入射して、ビーム同士の相互作用による負イオンビームの荷電交換及び散乱を観測することで、正イオンビームプロファイルを診断する。この原理検証実験を行うために、平成21年度までにプローブ用H$$^{-}$$イオン源を設計・製作してきた。平成22年度は、同志社大学でテストベンチを立ち上げてH$$^{-}$$イオン源より引き出されたビーム品質の測定を行った。その後、イオン源を核融合科学研究所に搬送して、総合工学実験棟NBIテストスタンドで行われてきた大強度強集束He$$^{+}$$イオン源より引き出されたビームを用いた原理検証実験を行うための準備を行っている。イオン源より引き出されたH$$^{-}$$ビームはHe$$^{+}$$ビームと交差後、荷電変換によりH$$^{0}$$及びH$$^{+}$$の混合ビームとなるため、静電分離型粒子検出器を通して、アルミナ蛍光板(デマルケストAF995R)からの発光強度より、プロファイルを調べる。本発表では、この準備状況,今後の予定を報告する。

口頭

Development of a beam profile monitor using a negative ion probe beam for high intensity positive ion beams

神藤 勝啓; 和田 元*; 西田 睦聡*; 木崎 雅志*; 津守 克嘉*; 西浦 正樹*; 金子 修*; 笹尾 眞實子*

no journal, , 

大出力正イオンビームのビームプロファイルを診断するための新しい方式として、負イオンビームプローブシステムを提案してきた。核融合科学研究所のNBIテストスタンドにおいて行われている負イオンビームプローブシステムの原理検証実験の現状について報告する。引き出されるビームの形状が長方形の水素負イオン源がテストスタンドに設置されており、イオン源より引き出された水素負イオンビームの前電流量を測定した。3kVの引き出し電圧で10マイクロアンペアの水素負イオンビームを引き出すことができた。

口頭

Measurement of response on d-T neutrons of two-stage system for neutron emission profile measurement using a neutron beam at FNS

篠原 孝司; 石井 啓一*; 落合 謙太郎; 馬場 護*; 笹尾 眞實子*; 北島 純男*

no journal, , 

A neutron flux array is one of the important plasma diagnostics to obtain the information on fast ion population. The d-T neutrons produced by deuteron-triton reaction bring us the information on 1 MeV tritons in deuterium plasmas in present-day tokamaks. However, the number of d-T neutrons is small, so that higher detection efficiency is required for a neutron detector. Here, we propose a multi-stage neutron detection system, in which several sets of a scintillator and photo-multiplier tube (PMT) are placed in a line-of-sight. In order to evaluate the performance of the multi-stage detection system, we have carried out experiments on a two-stage detection system using a d-T neutron beam at FNS (Fusion Neutronics Source) of JAEA (Japan Atomic Energy Agency). The results have shown the concept of the multi-stage detection system works as expected. In the best setup, the test two-stage system reached about 1.8 times the efficiency of a single scintillator and photomultiplier tube system.

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