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論文

Development of a lithium beam probe and measurement of density pedestal in JT-60U

小島 有志; 神谷 健作; 藤田 隆明; 久保 博孝; 井口 春和*; 大山 直幸; 鈴木 隆博; 鎌田 裕; JT-60チーム

Plasma and Fusion Research (Internet), 5, p.015_1 - 015_7, 2010/04

本研究はELMによる周辺部密度の振る舞いを観測し、ELMの物理機構を解明することを目的とする。今まで得ることのできなかった周辺密度分布を高時間・高空間分解能で計測を行うために、中性リチウムビームプローブを新たに開発した。JT-60では中性ビームの輸送距離が6.5mと計測用ビームとしては非常に長くなるため、軌道計算を用いてビームの発散角を最適化したイオン銃を設計・開発し、50mmの大口径ポーラスタングステンを用いた電子ビーム加熱を利用したイオン源を用いて、時間分解能0.5ms,空間分解能1cmの周辺密度分布計測に成功した。それによりELMによる周辺輸送障壁の崩壊現象が初めて詳細に観測でき、type I ELMによる密度崩壊時に周辺密度の低下と線積分密度の低下に時間遅れがあることがわかった。時間遅れの原因として、周辺密度崩壊した後、周辺密度が回復していく時にプラズマ中心部の密度が減少していることが考えられる。また、grassy ELMによる密度崩壊現象の観測に成功し、grassy ELMではtype I ELMよりも密度崩壊が小さいことを明らかにした。

論文

Development of a high-brightness and low-divergence lithium neutral beam for a Zeeman polarimetry on JT-60U

小島 有志; 神谷 健作; 井口 春和*; 藤田 隆明; 垣内 秀人*; 鎌田 裕

Review of Scientific Instruments, 79(9), p.093502_1 - 093502_5, 2008/00

 被引用回数:10 パーセンタイル:44.88(Instruments & Instrumentation)

JT-60Uにおける周辺電流分布計測を目的として、高輝度・低発散角を有する中性リチウムビーム源の開発に成功した。リチウムビームプローブではゼーマン偏光成分を検出することにより、磁場のピッチ角から電流分布,放射強度分布から密度分布を計測する。JT-60Uにおけるリチウムビームプローブには6.5mの長距離ビーム輸送が必要であるため、高輝度で低発散角のリチウムビームが不可欠である。高S/Nを稼ぐための高輝度リチウムイオン源として電子ビーム加熱型イオン源を開発し、収束性を高めるために中心ピーク型の温度分布に調整し、イオン放出面を凹型にした。このイオン源を用いて、10keVのリチウムイオンビームを10mA引き出すことに成功し、50秒間の長時間引き出しを達成した。ビームエネルギーはJT-60Uのペデスタル密度に対応するため、10keVの低エネルギーが必要であるが、低エネルギー大電流ビームは非常に空間電荷が強く、空間電荷を考慮した軌道計算が必要である。よって、ゼーマン偏光計測のための低発散角を目的として、軌道計算を行うことによりイオン銃の電極形状を最適化し、実際に実験を行って0.2度の発散角を達成した。

論文

Numerical simulation of a high-brightness lithium ion gun for a Zeeman polarimetry on JT-60U

小島 有志; 神谷 健作; 井口 春和*; 藤田 隆明; 鎌田 裕

Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.S1104_1 - S1104_4, 2007/11

本研究はJT-60Uにおける高空間分解能周辺電流分布計測を目指したゼーマン偏光計測のための高輝度リチウムビーム源の開発を目的とする。JT-60Uにおけるリチウムビーム計測配位はイオン銃から観測領域まで6m離れており、イオン銃の性能としては引き出し電流値よりもビーム発散角が重要なパラメーターとなる。本発表では今回製作した高輝度リチウムイオン銃の配位を用いて空間電荷を考慮した軌道計算を行い、引き出したビームの特性、特にイオン発生分布の違いが与える影響を評価した結果を報告する。

論文

Experimental progress on zonal flow physics in toroidal plasmas

藤澤 彰英*; 井戸 毅*; 清水 昭博*; 岡村 昇一*; 松岡 啓介*; 井口 春和*; 浜田 泰司*; 中野 治久*; 大島 慎介*; 伊藤 公孝*; et al.

Nuclear Fusion, 47(10), p.S718 - S726, 2007/10

 被引用回数:100 パーセンタイル:95.33(Physics, Fluids & Plasmas)

帯状流の物理の実験的進展につきレビューする。新しい測定器により、プラズマ中の帯状流の存在が確認され、その時間空間特性,乱流や閉じ込めとの関係が明らかにされてきた。特に、測地的音波モードという振動帯状流について、測定結果が集積し、理論的進展をうながしている。乱流による帯状流の生成機構も解明されつつある。各国の装置の結果を比較,協力することにより、今後もなお一層、帯状流と閉じ込めとの関係の解明を進めることが重要である。

口頭

JT-60Uにおけるゼーマン偏光計測のための高輝度リチウムイオン銃の開発

小島 有志; 神谷 健作; 井口 春和*; 藤田 隆明; 鎌田 裕

no journal, , 

本研究はJT-60Uにおける高空間分解能周辺電流分布計測を目指したゼーマン偏光計測のための高輝度リチウムビーム源の開発を目的とする。高空間分解能,高S/Nを達成するために高輝度リチウムイオンソースとして直径50mmの$$beta$$ユークリプタイト含浸ポーラスタングステンを利用した。また、中性リチウムビームの輸送距離が6m程度と長いため、空間電荷を考慮した軌道計算によりビームの発散角を小さくする最適化を行った。発表では軌道計算を用いた最適化と、リチウムビーム引き出し試験について報告する。

口頭

JT-60Uにおけるリチウムビームを用いたゼーマン偏光計測計画

藤田 隆明; 神谷 健作; 小島 有志; 井口 春和*; 大山 直幸; 鈴木 隆博; 鎌田 裕

no journal, , 

JT-60Uでは、リチウムビームを用いたゼーマン偏光計測により、プラズマ周辺部の電流分布(q分布),密度分布を高空間分解能(1cm以下)で測定する計画を進めている。特に、Hモードペデスタル部のMHD安定性(ELM)やペデスタル構造の研究を目的としている。高い空間分解能を得るために、視線が磁気面に沿う方向となりかつスポットサイズが1cm以下となるような光学系の配置とする。電流分布の測定のため、光弾性変調器を用いてゼーマン分離したビーム発光の偏光角を計測し、磁場のピッチ角を求める。リチウム原子からの発光のゼーマン分離幅は、一般的な電流分布計測に用いられる水素原子からの発光のモーショナルシュタルク効果による分離幅と比べると小さく(数分の1)、偏光角の計測は容易ではない。JT-60Uは4Tまでの高磁場運転が可能なためゼーマン分離幅が比較的大きく高い測定精度が期待される。3.8Tにおいてゼーマン分離幅は0.08nmでありエタロンを用いてシグマ成分を分離する。偏光角計測のためのビーム発光強度を得るために、高輝度でかつ収束の良いリチウムビームを生成する必要がある。30keV, 10mA, 発散角0.13度のビームを目指して開発を進めている。

口頭

JT-60Uにおける周辺電流分布計測を目的とした高輝度低発散リチウムイオン銃の開発

小島 有志; 神谷 健作; 垣内 秀人*; 井口 春和*; 藤田 隆明; 鎌田 裕

no journal, , 

本研究はJT-60Uにおいて周辺輸送障壁部の密度・温度・電流及び密度揺動の空間構造を詳細に計測するために高空間・高時間分解を有するLiビームプローブのためのイオン銃開発を目的とする。高時間・高空間分解能を達成するためにはLiビーム入射装置の高輝度化が必須となるが、JT-60Uでは中性ビームの輸送距離が6.5mと計測用ビームとしては非常に長くなり、収束性の良い平行ビーム生成が高輝度化の鍵となる。そこで、軌道計算によりビームの発散角を最適化したイオン銃を設計・開発し、テストスタンドを用いてビームの引き出し試験を行った。Liビーム入射装置の高輝度化として、50mmの大口径ポーラスタングステンを用いており、効率よく加熱するために電子ビーム加熱を利用した大口径イオン源を製作し、10mAを超える大電流Liイオンビーム引き出しを実現した。また、実際の配位を模擬したテストスタンドでの中性Liビームの収束試験結果、軌道計算との比較を報告する。

口頭

JT-60Uにおけるリチウムビーム偏光計測装置の開発

藤田 隆明; 神谷 健作; 小島 有志; 井口 春和*; 大山 直幸; 鈴木 隆博; 鎌田 裕

no journal, , 

JT-60Uでは、プラズマ周辺部の密度分布,電流分布の高空間分解能計測を目的として、リチウムビーム偏光計測装置の開発を進めている。プラズマ上方から入射したビームの発光を磁気面に沿う斜め下方向から観測することで高い空間分解能(約1cm)を得る。エタロン(透過幅$$sim$$0.1nm)を用いてビーム発光のゼーマン分離の$$sigma$$成分を抽出し、その円偏光成分と直線偏光成分の強度比から磁場のピッチ角を測定し電流分布を求める。口径50mmの電子ビーム加熱型イオン源を用いたビーム入射装置を開発し、テストスタンドにて、イオン源から6.5mの点(JT-60U設置時の測定点に相当)でエネルギー10keV,等価電流3mA,発散角0.2度の中性ビームを得て、偏光計測に必要な高輝度・低発散ビームを実現した。JT-60Uに移設後、ビーム発光強度分布から密度分布を計測するとともに、ビーム発光の波長スペクトルを観測してエタロンの波長を調整し、偏光計測を開始した。本研究は科学研究費補助金基盤研究(S)17106013の支援を得て実施している。

口頭

JT-60Uにおけるリチウムビームプローブを用いた周辺密度分布の研究

小島 有志; 神谷 健作; 大山 直幸; 藤田 隆明; 久保 博孝; 井口 春和*; 鈴木 隆博; 鎌田 裕

no journal, , 

本研究はELMによる周辺部密度の振る舞いを観測し、ELMの物理機構を解明することを目的とする。今まで得ることのできなかった周辺密度分布を高時間・高空間分解能で計測を行うために、中性リチウムビームプローブを新たに開発した。JT-60では中性ビームの輸送距離が6.5mと計測用ビームとしては非常に長くなるため、軌道計算を用いてビームの発散角を最適化したイオン銃を設計・開発し、50mmの大口径ポーラスタングステンを用いた電子ビーム加熱を利用した大口径イオン源を用いて、時間分解能0.5ms,空間分解能1cmの周辺密度分布計測に成功した。ELMによる周辺輸送障壁の崩壊現象が初めて詳細に観測でき、プラズマ回転をプラズマ電流と逆方向にすることにより、type I ELMによる密度崩壊が小さくなることを示した。また、grassy ELMによる密度崩壊現象の観測に成功し、grassy ELMではtype I ELMよりも密度崩壊が小さいことを明らかにした。

口頭

JT-60Uにおけるリチウムビーム偏光分光による周辺電流分布計測

藤田 隆明; 神谷 健作; 小島 有志; 久保 博孝; 井口 春和*; 大山 直幸; 鈴木 隆博; 鎌田 裕

no journal, , 

プラズマ周辺部の密度分布,電流分布の高空間分解能計測を目的として、リチウムビーム偏光計測装置を開発しJT-60Uトカマクへ設置した。大口径(50mm)の電子ビーム加熱型イオン源を製作し、テストスタンドでの調整により、エネルギー10keVで10mAのイオン電流を引き出し、6.5m先(JT-60U設置時の測定点に相当)で発散角0.2度の3mA相当の中性ビームを得た。水平ポートに空間20点の光学系を設置し、磁気面に沿う視線とすることによりプラズマ径方向の空間分解能1cmを達成した。検出器では、エタロン(半値全幅$$sim$$0.1nm)を用いてゼーマン分離した$$sigma$$成分を取り出し、光弾性変調器を用いて円偏光と直線偏光の強度比を計測し、視線に垂直な平面と磁場がなす角$$alpha$$を求めた。偏光計測においては、リチウムビームの調整により発光強度を増大するとともにプラズマ配位の調整により背景光を低減することが重要であった。Lモードで周辺ピークのない電流分布を仮定して$$alpha$$の値を較正してHモードにおける$$alpha$$のZ方向分布を求め、境界輸送障壁領域のブートストラップ電流による周辺電流ピークの存在を示唆する結果を得た。

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