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論文

Diagnostics system of JT-60U

杉江 達夫; 波多江 仰紀; 小出 芳彦; 藤田 隆明; 草間 義紀; 西谷 健夫; 諫山 明彦; 佐藤 正泰; 篠原 孝司; 朝倉 伸幸; et al.

Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.482 - 511, 2002/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:3.03(Nuclear Science & Technology)

JT-60Uの計測診断システムは、約50の計測装置から構成されている。近年、プラズマパラメータの半径方向の分布計測が精度よく行なわれるようになった結果、プラズマの内部構造が明らかになった。また、ミリ波反射計/電子サイクロトロン放射計測により、電子密度/電子温度揺動の測定が行なわれ、プラズマ閉じ込めに関する理解が進展した。さらに、電子温度,中性子発生率,放射パワー,電子温度勾配等の実時間制御実験が、関係する計測装置のデータを利用して行なわれた。これらの計測,及び実時間制御を駆使することにより、高性能プラズマを実現することができた。次期核融合実験炉用計測装置としては、炭酸ガスレーザ干渉計/偏光計,及び協同トムソン散乱計測装置を開発している。

論文

Improvement of Thomson scattering system using SBS phase conjugation mirrors in JT-60U

波多江 仰紀; 中塚 正大*; 吉田 英次*; 内藤 磨; 北村 繁; 佐久間 猛*; 濱野 隆*; 塚原 美光

Proceedings of 29th European Physical Society Conference on Plasma Physics and Controlled Fusion, 4 Pages, 2002/00

誘導ブリルアン散乱(SBS)を用いた位相共役鏡を既存のYAGレーザトムソン散乱装置に応用し、同装置の測定性能の向上を図った。すなわち、YAGレーザ装置に位相共役鏡を組込み、レーザ増幅器で誘起される波面の乱れを補正しダブルパス増幅を行った結果、YAGレーザの性能は[エネルギー:1.7J,繰り返し:30Hz,平均出力:51W]から[4.1J,50Hz,205W]となり、レーザ性能を著しく向上することができた。一方、SBS位相共役鏡は一般の全反射鏡と異なり精密な光学調整を必要とせず、比較的簡単な位置合わせを行うだけで反射光が入射光と全く同じ光路を逆進する。この性質を利用し位相共役鏡をJT-60U 装置に取り付けることにより、プラズマ中でレーザ光を往復させ散乱光量を約2倍にする原理実証試験を行った。

報告書

大口径真空容器内観測窓用Oリング変形測定試験報告

塚原 美光; 閨谷 譲; 砂押 秀則; 蔀 守正; 長島 章

JAERI-Tech 98-004, 20 Pages, 1998/01

JAERI-Tech-98-004.pdf:0.82MB

本試験は大口径観測ガラス窓における新たな真空シールの構造基準をバイトンOリングの潰し代の大気圧による変形量、並びにJT-60Uと同等のベーキングにおけるバイトンOリングの塑性変形量のふたつの点で評価検討し、この構造基準の妥当性を確認するとともに最適なバイトンOリングの断面形状を選定することを目的とした。この構造基準において大気圧による面圧では現在ある全ての真空窓においてギャップが確保できることを確認し、ベーキングにおけるバイトンOリングの塑性変形にも異常の無いことを確認した。

論文

Fast ion diagnostics in JT-60U; $$gamma$$-ray and collective Thomson scattering measurements

近藤 貴; 長島 章; 塚原 美光; Richards, R. K.*; Hutchinson, D. P.*; 森山 伸一; 森岡 篤彦; 飛田 健次; 草間 義紀; V.G.Kiptily*

Proc. of 1998 Int. Congress on Plasma Physics, p.1478 - 1481, 1998/00

ITERにおいて、高速$$alpha$$粒子計測は開発すべき重要な計測の1つである。JT-60Uにおいて開発している2つの計測について述べる。(1)$$gamma$$線計測は、不純物イオンと高速イオンの反応により発生する1~20MeVの$$gamma$$線を測定している。これにより、MeVエネルギー領域のイオンエネルギー分布と高速イオンの閉じ込め特性を調べている。(2)協同トムソン散乱は、ITERにおいてイオン温度計測、及び$$alpha$$粒子の測定法として候補に上がっており、その測定法を実証するため、並びにJT-60Uのイオン温度計測法として開発を行っている。10ジュールのパルスCO$$_{2}$$レーザをプラズマ中に入射し、散乱角0.5度の散乱光をヘテロダイン受信する。散乱パワーの計算により、イオン温度測定に必要なS/N比が得られることが示される。

論文

Neutral particle analysis in Mev energy range and relative role of He$$^{+}$$ and C$$^{5+}$$ ions in fast proton neutralization in ICRF and combined ICRF/NBI-heated JT-60U plasmas

Afanassiev, V. I.*; 草間 義紀; 根本 正博; 近藤 貴; Petrov, S. Y.*; Kozlovskij, S. S.*; 佐藤 稔; 森岡 篤彦; 塚原 美光; 西谷 健夫; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 39(10), p.1509 - 1524, 1997/10

 被引用回数:21 パーセンタイル:58.95(Physics, Fluids & Plasmas)

ロシア・ヨッフェ研究所との協力でJT-60Uに導入したアルファ粒子分析器を用いて、以下のことが明らかとなった。(1)検出器の水素粒子に対するエネルギー分解能及び中性子に対する検出感度は較正結果とほぼ一致した。(2)ヘリウムプラズマにおいては、ICRF加熱で生成される高速プロトンの中性子過程は、0.4MeV以下ではHe$$^{+}$$、0.6MeV以上ではC$$^{5+}$$との荷電交換が主である。(3)ICRFとNBIを用いた複合加熱時にビームの入射位置を変えると、He$$^{+}$$とC$$^{5+}$$の平均自由行程の違いから高速プロトンの中性化への寄与が変化し、中性粒子スペクトルに差が生じる。その他、ICRF加熱パワーを変えた場合及びプラズマ密度を変えた場合についても、高速プロトンの中性化におけるHe$$^{+}$$とC$$^{5+}$$の役割について述べる。

論文

Neutral particle analyzer with energy range up to 4MeV for both alpha particles and protons

草間 義紀; 根本 正博; Afanassiev, V. I.*; Kozlovskij, S. S.*; Petrov, S. Y.*; 佐藤 稔; 森岡 篤彦; 塚原 美光; A.I.Kislyakov*; M.P.Petrov*; et al.

Fusion Engineering and Design, 34-35, p.531 - 534, 1997/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:56.38(Nuclear Science & Technology)

原研とロシア・ヨッフェ研究所との協力により、中性粒子分析器の測定エネルギー範囲の拡大と中性子ノイズの低減に成功した。粒子種を分離するために通常は磁場と同方向に印加する電場の方向を逆転した運転方法の採用とその方向に検出器列を新たに配置したことにより、2MeVに制限されていた陽子に対するエネルギー範囲を4MeVに拡大した。また、中性子ノイズの低減により負イオン源NBIで生成される0.5MeVのイオンを精度良く測定するため、各検出器のエネルギー範囲に適したシンチレータの厚さを選んだ。10$$mu$$mに統一していた厚さを、最も薄いもので2$$mu$$mとしたことにより、中性子に対する感度を1桁以上低減できた。サイクロトロン等を用いた較正及びJT-60Uにおける中性水素粒子のエネルギー分布測によって、本分析器の性能を確認した。

報告書

アルファ粒子分析装置制御・データ収集ソフトウェアの開発

佐藤 稔; 根本 正博; 佐々木 弘*; 塚原 美光; S.Y.Petrov*; Afanassiev, V. I.*; Kozlovskij, S. S.*; 草間 義紀

JAERI-Tech 95-026, 77 Pages, 1995/03

JAERI-Tech-95-026.pdf:2.19MB

JT-60Uプラズマ中の高エネルギーイオンの挙動を解明するため、アルファ粒子分析装置が取り付けられた。この装置の主要機器であるアルファ粒子分析器は、ロシア・ヨッフェ物理工学研究所より導入されたものである。装置の運転状態をモニターしながら、JT-60Uの放電シーケンスに従って装置を制御したり、計測データを収集するという複雑な機能を持つソフウェアを開発した。このソフトウェアはCAMACシステムに組み込まれたマイクロコンピューターで使用される。放電シーケンスと切り離したオフラインモード及び放電シーケンスに従ったオンラインモードで、本ソフトウェアの様々な機能を確認した。分析装置はこのソフトウェアを用いて順調に運転され、貴重なデータを提供している。

論文

Charge-exchange neutral particle measurement of MeV energy range on JT-60U

草間 義紀; 根本 正博; 佐藤 稔; 塚原 美光; 飛田 健次; 竹内 浩; S.Petrov*; Afanassiev, V. I.*; Kozlovskij, S. S.*; A.Kislyakov*; et al.

Review of Scientific Instruments, 66(1), p.339 - 341, 1995/01

 被引用回数:17 パーセンタイル:77.39(Instruments & Instrumentation)

JT-60Uにおいてアルファ粒子等のMeV領域のイオンの閉じ込めに関する研究を行うため、これらの粒子を測定する荷電交換中性粒子分析器をロシア・ヨッフェ研究所と協力して開発し、JT-60Uに設置した。当論文では、この分析器の特性と性能、較正実験結果、JT-60Uにおける配置と初期運転の結果について述べる。分析器のエネルギー範囲はアルファ粒子に対して0.5~4MeV、検出器数は8である。検出器はCsI(Tl)シンチレータと光電子増倍管を組み合わせたものである。この分析器の大きな特徴は、中性子及び$$gamma$$線のノイズを除去するため、データ収集系に波高分析を取り入れた点である。波高分析システムを有効に用いるため、サイクロトロン、アルファ粒子線源を用いて粒子のパルス波高のエネルギー依存性等を詳細に調べ、この波高分析システムの有用性をJT-60Uの重水素実験で確認した。

論文

Measurement of atomic hydrogen fluxes in MeV-energy range in ICRF-heated JT-60U plasmas

Afanassiev, V. I.*; 草間 義紀; 根本 正博; 西谷 健夫; S.Petrov*; Kozlovskij, S. S.*; 佐藤 稔; 森岡 篤彦; 塚原 美光; 近藤 貴; et al.

Europhysics Conference Abstracts, 19C(2), p.57 - 60, 1995/00

ヨッフェ研究所との協力で準備したアルファ粒子分析器により、ICRF加熱時に発生するMeV領域の高速水素粒子を測定した。(1)検出器の特性:中性子/$$gamma$$線に対する検出感度及び水素粒子に対するエネルギー分解能は較正結果とほぼ一致した。(2)イオンテイル温度:2倍~5倍までの高調波加熱で形成されるテイル温度は、4倍までは次数とともに上昇し、5倍で減少した。この傾向は、フォッカー・プランクコードによる計算結果と一致した。(3)ICRFパワー依存性:5MW程度で、測定した粒子束(0.3~1MeV)、テイルの蓄積エネルギーは飽和した。よりエネルギーの高いイオンによるパワー収束と加速されたイオンの損失が示唆される。テイル温度の電子密度依存性、テイル温度の減衰についても述べる。

報告書

Direct measurement of MeV-range atomic hydrogen using a charge-exchange neutral particle analyzer in ICRF-heated JT-60U plasmas

草間 義紀; Afanassiev, V. I.*; S.Y.Petrov*; 根本 正博; 木村 晴行; 森岡 篤彦; 佐藤 稔; 塚原 美光; 三枝 幹雄; 近藤 貴; et al.

JAERI-Research 94-036, 9 Pages, 1994/10

JAERI-Research-94-036.pdf:0.51MB

JT-60Uにおいてアルファ粒子等のMeV領域のイオンの閉じ込めに関する研究を行うため、ロシア・ヨッフェ研究所と協力して荷電交換中性粒子分析器を開発し、JT-60Uに設置した。当報告書は、この分析器を用いて得られた最初の測定結果について述べる。重水素ビームとイオンサイクロトロン周波数(ICRF)波を用いた加熱実験で、ICRF波で加速されてできるMeV領域の水素原子(H°)の測定を行った。検出器には、H°の他に中性子及びガンマ線がノイズとして受かった。これらのノイズと粒子信号を分離することを目的にデータ収集系に導入した波高分析(PHA)システムによって、中性子及びガンマ線によるノイズとH°の信号を分離することに成功した。H°のピークの部分のカウント数を足し合わせることによって、H°粒子束の時間変化を容易に得ることができた。

論文

Application of the two-electron transfer reaction to helium ion density and energy distribution measurements in JT-60

飛田 健次; 草間 義紀; 中村 博雄; 伊藤 孝雄; 塚原 美光; 根本 正博; 久保 博孝; 竹内 浩; 栗山 正明; 松岡 守; et al.

Nuclear Fusion, 31(5), p.956 - 960, 1991/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:35.24(Physics, Fluids & Plasmas)

二電子移行反応を利用して、JT-60プラズマ中に含まれる熱および熱外領域のヘリウムイオンの検出を試みた。この方法によって、ヘリウムイオン密度とそのエネルギー分布が測定された。得られた密度およびエネルギー分布は、他のプラズマ診断法または理論とつじつまが合った。この結果は、核融合プラズマ中のヘリウム灰の検出法としての二電子移行反応法の適用性を示す。

論文

Confined alpha particle diagnostics in JT-60U

草間 義紀; 飛田 健次; 伊藤 孝雄; 根本 正博; 塚原 美光; 竹内 浩

Review of Scientific Instruments, 61(10), p.3220 - 3222, 1990/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:43.42(Instruments & Instrumentation)

核融合炉級トカマクにおいてはアルファ粒子の閉じ込め特性に関する研究が重要である。高エネルギー診断用ビームを用いた二重荷電交換法はアルファ粒子診断法として最も信頼性の高いものと考えられている。JT-60Uではアルファ粒子の挙動を研究するため、アルファ粒子生成実験が予定されている。診断用ヘリウムビームを用いたアルファ粒子測定が計画されており、そのためのアルファ粒子束とスペクトルが評価された。このヘリウムビームを用いることにより1.8MeVまでのアルファ粒子の測定が期待でき、そのスペクトルからアルファ粒子の閉じ込めに関する知見が得られる見通しである。今日のトカマクでアルファ粒子測定法を確立することは、次期装置における測定法を確立するうえで極めて重要である。本論文では、次期装置におけるアルファ粒子測定についても言及する。

論文

A Parasitic effect in neutral particle diagnostic using a helium probing beam

飛田 健次; 草間 義紀; 伊藤 孝雄; 根本 正博; 竹内 浩; 塚原 美光

Japanese Journal of Applied Physics, 29(4), p.760 - 764, 1990/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.08(Physics, Applied)

環境磁気閉じ込め装置の能動的中性粒子計測において、プラズマ周辺に捕捉されたプローブビームのドリフト運動に寄与するある寄生的な現象が、測定の障害となりうることが判明した。本論文は、JT-60の測定を例にとり、この寄生効果の物理的描像を記述する。この寄生効果は、粒子検出系の視野がダイバータのような高リサイクリング領域を通る系で起こり、その発現はプラズマ表面の安全係数に依る。我々の解釈の妥当性及び寄生効果を避ける方法についても述べる。

論文

Measurements of neutral beam stopping for hydrogen and helium in JT-60 plasma

飛田 健次; 伊藤 孝雄; 逆井 章; 草間 義紀; 小原 祥裕; 塚原 美光; 根本 正博; 河野 康則; 久保 博孝; 竹内 浩; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 32(6), p.429 - 441, 1990/00

 被引用回数:14 パーセンタイル:49.18(Physics, Fluids & Plasmas)

水素及びヘリウムビームのシャインスルーを測定した。測定に用いられた水素ビームは、フルエネルギー140keV、ビーム成分比7%(140keV):32%(70keV):61%(47keV)であり、3$$times$$$$^{13}$$cm$$^{-3}$$以上の電子密度を持つプラズマに対するシャインスルーは、H(IS)の断面積から計算した値より小さかった。電子密度(3.1-5.0)$$times$$10$$^{13}$$cm$$^{-3}$$、実効電荷数1.6-2.5のとき、ストッピング断面積を20%増加させると、シャインスルーの測定値を説明できた。この結果は、水素ビームのストッピング過程に多重励起を考慮すべきであることを示す。測定から求めた多重励起による断面積の増分は、Janevらが計算から求めた値と矛盾しない。また、160~190keVのヘリウムビームのストッピングには、多重励起の影響が見られなかった。

論文

Ion temperature measurements on JT-60 using He beam scattering

竹内 浩; 飛田 健次; 草間 義紀; 根本 正博; 伊藤 孝雄; 塚原 美光; JT-60チーム

Review of Scientific Instruments, 59(8), p.1652 - 1657, 1988/08

 被引用回数:15 パーセンタイル:82.1(Instruments & Instrumentation)

プラズマ中の不純物を用いたドップラー巾分光計測よりプラズマ中のイオン温度を求める方式が最近の大型トカマクで良く用いられている。この方式は不純物イオンとプラズマイオンとの熱平衡を仮定して求めるものである。また、その測定精度は不純物イオンの量に大きく依存する。そのため、JT-60ではこれらの欠点を解析するためにラザフォード散乱を基本とした能動粒子計測法を開発した。

論文

能動粒子線小角散乱測定装置の較正およびJT-60への適用

飛田 健次; 草間 義紀; 根本 正博; 竹内 浩; 伊藤 孝雄; 塚原 美光; 蔀 守正; 渡邊 和弘; 小原 祥裕

核融合研究, 59(SPECIAL ISSUE), p.139 - 156, 1988/00

JT-60の中心イオン温度計測のために、製作し稼動している能動粒子線小角散乱装置(能動的荷電交換粒子計測)の設計の考え方、Heイオン源の開発項目、等並びにこの小角散乱装置をJT-60に応用する際必要となる較正実験結果とJT-60の中心温度測定例について記述した。

論文

Ion temperature measurements in JT-60 plasmas by active beam scattering

飛田 健次; 草間 義紀; 根本 正博; 竹内 浩; 吉田 英俊; 逆井 章; 久保 博孝; 小出 芳彦; 杉江 達夫; 伊藤 孝雄; et al.

Nuclear Fusion, 28(10), p.1719 - 1726, 1988/00

 被引用回数:14 パーセンタイル:51.2(Physics, Fluids & Plasmas)

能動粒子線散乱法を用いて、JT-60のジュール加熱およびNBI加熱プラズマのイオン温度及び不純物測定を行った。

報告書

能動粒子線装置の開発

伊藤 孝雄; 堀池 寛; 松岡 守; 松田 慎三郎; 小原 祥裕; 奥村 義和; 蔀 守正; 竹内 浩; 田中 茂; 塚原 美光; et al.

JAERI-M 86-114, 71 Pages, 1986/08

JAERI-M-86-114.pdf:2.25MB

JT-60プラズマ中心部のイオン温度を計測する能動粒子線法において、使用する中性ヘリウム粒子入射装置(能動粒子線装置)のイオン源には、エネルギ-20keV、ビ-ム電流3.5A,ビ-ムの発散角0.4度以下の性能が要求されている。このようなイオン源は世界的に例がなくイオン源技術の限界に近いものであった。しかし、これは中性粒子入射加熱装置で培った技術の延長線上にあり、開発可能なものと考えられた。昭和55年、計測開発室に協力して設計に着手し、昭和58年 JT-60への据付に先立って、開発を行ないやすくする為 能動粒子線装置を試験室に建設した。昭和60年9月、要求を遥かに上回る性能のイオン源開発に成功した。また、電源の調整試験、ビ-ムラインの性能試験も行ない、本装置を計測器として十分使用に耐えるものに改良した。本報告書では、本装置の設計や試験及び開発の結果について述べる。

報告書

JT-60能動粒子線用電源の構成とサージ電流の抑制

渡部 和弘; 伊藤 孝雄; 金井 丈雄*; 松岡 守; 松田 慎三郎; 蔀 守正; 塚原 美光; 薄井 勝富

JAERI-M 86-104, 53 Pages, 1986/07

JAERI-M-86-104.pdf:2.11MB

JT-60プラズマ中心部のイオン温度測定に能動粒子線計測法が用いられる。能動粒子線源として200keV、3.5A、0.1秒という高エネルギ-でか大電流のヘリウムイオンビ-ム発生装置を開発した。JT-60へ装着するに先立ち、能動粒子線試験室に本装置を建設し開発試験および改良を行なった結果、定格出力のビ-ムを繰り返して安定に得られるようになった。本報告では、まず、本装置の電源システムの構成を示す。次にイオン源放電破壊時に発生するサ-ジ電圧の伝播による電源システムの誤動作に関する防止対策について述べる。さらに、ビ-ムを繰り返し安定に得る為に実施したサ-ジ電流低減策について、サ-ジ測定とシュミレ-ションとの対比を踏まえながら述べる。最後に、JT-60へ装着時のサ-ジ伝播をシュミレ-ションによって検討したので併せて記述する。

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