Fusion-neutron diagnostic on the microwave tokamak experiment

小川 俊英; 大麻 和美; 星野 克道; 小田島 和男; 前田 彦祐

JAERI-M 94-021, 45 Pages, 1994/02

JAERI-M-94-021.pdf:1.33MB

Microwave Tokamak Experiment(MTX)で行なった中性子計測について、MTXトカマクでの較正実験結果とMTXプラズマの中性子測定結果を報告する。中性子計数管とポリエチレン中性子減速材を用いた全中性子発生率測定系は、当初の設計通りに10個/秒以上の中性子発生率領域に対応できた。Cf中性子線源をトカマク真空容器内に置いて較正実験を行ない、検出器の感度係数を決定した。ジュール加熱時のプラズマから110個/秒程度の中性子発生率が測定され、輸送解析コードによる計算と良い一致を示した。プラスチック・シンチレータを用いた高時間分解能測定系は、測定精度を確保できる範囲内で、200マイクロ秒までの時間分解能が得られた。しかし、ピーク出力1GW、パルス幅20ナノ秒程度のFELマイクロ波に対する応答速度としては十分でなく、FELマイクロ波入射時のイオンの応答は検出できなかった。

Suppression of disruptions with ECH on JFT-2M

星野 克道; 森 雅博; 山本 巧; 玉井 広史; 荘司 昭朗; 三浦 幸俊; 相川 裕史; 河西 敏; 河上 知秀; 川島 寿人; et al.

Radio Frequency Power in Plasmas; AIP Conf. Proceedings 289, p.149 - 156, 1994/00

JFT-2MトカマクでのECH(電子サイクロトロン加熱)によるディスラプション抑制実験に関する招待講演である。プラズマ小半径の70%の位置を局所的に加熱するとディスラプションが防げることを見い出した。この加熱の無い場合には、モードの周波数が小さくなりディスラプションに至るが、局所加熱を行なうとモードの周波数が上がりディスラプションが抑制されている。磁気島の回転周波数に合わせていろいろなタイミングで上記局所加熱を行なった結果、上記位置は磁気島位置に対応し、磁気島の局所加熱がディスラプション抑制の主因であることを見出した。

Development of a diagnostic system for high power microwave(FEL) electric fields in the microwave tokamak experiment

尾田 年光*; 小田島 和男; 多幾山 憲*; J.H.Foote*; K.Mizuno*; 小川 俊英; 佐藤 国憲*; 大麻 和美; 星野 克道; 前田 彦祐; et al.

Proc. of the 1992 Int. Conf. on Plasma Physics, Vol. 16C, Part II, p.II1191 - II1194, 1992/00

米国ローレンスリバモア国立研究所で進められている自由電子レーザー(FEL)マイクロ波を用いたMTX計画において、FELマイクロ波の電界を測定するレーザ補助粒子プローブ分光装置(LAPPS)を開発した。LAPPSはヘリウム中性粒子ビーム源、色素レーザ装置及び分光装置からなる。シュタルク効果を用い、プラズマ中の電界測定のため準安定ヘリウム原子での禁制線遷移による誘起螢光を測定する。測定する光量を充分得るためには、プラズマ中心部で充分な量のヘリウム原子が必要で、LAPPSでは50kV、0.2~0.4Aである。これはMTXトカマクのポートサイズから決っている値ギリギリである。原研における試験でビーム中の3重場準安定原子の密度を測定した。この結果よりMTXの本番測定においても充分測定可能であるとの感触を得た。

Studies of improved confinement on JFT-2M

三浦 幸俊; 相川 裕史; 星野 克道; 河西 敏; 河上 知秀; 川島 寿人; 前田 彦祐; 松田 俊明; 森 雅博; 小田島 和男; et al.

Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research 1990, Vol.1, p.325 - 333, 1991/00

JFT-2Mにおいて観測される閉込め改善モード(H-mode,Improved L-mode,Counter NB injection Pellet with H-mode)は、その実現に異なる手段を用いているが、密度分布から2つの改善モードに大別できる。1つはプラズマ周辺に急峻な密度および温度分布を持つH-modeであり、他はプラズマ中心から急な密度分布を持つ改善モードである。L/H遷移の研究から、H-modeプラズマは、プラズマ周辺ポロイダルラーマー半径程度に-150V/cmの径電場が形成されていること、およびプラズマ周辺イオンの速度分布関数が、H/D光の減少より先に起こっていることを明らかにした。Ergodic Magnetic Limiterの実験で、H-modeの不純物の増大をおさえた、定常なH-modeを実現でき、その運転領域を明らかにし、H-modeの制御性を示すことができた。

Ion Bernstein wave experiment on JFT-2M tokamak

玉井 広史; 小川 俊英; 松本 宏; 小田島 和男; 相川 裕史; 星野 克道; 河西 敏; 河上 知秀; 川島 寿人; 近藤 貴; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 29(10), p.L1911 - L1914, 1990/10

https://doi.org/10.1143/JJAP.29.L1911

JFT-2Mトカマクにおけるイオンバーンシュタイン波加熱実験(IBW)の報告である。アンテナ負荷抵抗はプラズマがアンテナに近づくにつれて上昇し、Hモード時は、周辺密度が下がることによって減少した。IBWによる水素イオンの加熱が観測されたが、同時に、スクレイプオフ層の電子加熱も起きており、これは輻射損失の増大をもたらし、この結果、エネルギー閉じ込めは、同一条件における従来型のモード変換加熱に比べ低い値を示した。またHモードプラズマへIBWを入射したところ、きわめて短時間の内に不純物の蓄積が起こり、Hモードプラズマ状態を持続できなかった。

Design of neutron diagnostic for MTX

小川 俊英; 大麻 和美; 星野 克道; 小田島 和男; 前田 彦祐

JAERI-M 90-105, 19 Pages, 1990/07

JAERI-M-90-105.pdf:0.6MB

ローレンスリバモア研究所で行われているマイクロ波によるトカマクプラズマ加熱実験に使用するための中性子計測システムの設計を行なった。この実験には高時間分解能の測定が重要であるが、そのためにプラスチックシンチレータを使った早い時間応答の検出系と、比例計数管や核分裂計数管を用いた全中性子発生率測定系を準備している。

Effect of electrostatic field on energy conversion efficiency in high current Raman ragime free electron laser

岸本 泰明; 小田 久子*; 志甫 諒; 小田島 和男; 前田 彦祐

Journal of the Physical Society of Japan, 59(1), p.118 - 129, 1990/01

https://doi.org/10.1143/JPSJ.59.118

高電流ラマン動作領域自由電子レーザーにおいて、エネルギー変換効率に対する縦方向の静電場の効果が調べられた。粒子間に反作用を及ぼす静電相互作用は、特に高電流領域で動重力ポテンシャル中での捕捉電子の周期的な旋回運動を妨げることがわかった。捕捉電子の不規則な回転は輻射場からエネルギーを持ち去る非捕捉電子を増加させる。その結果、長いウィグラー長に渡って平均化されたエネルギー変換効率は、捕捉理論から予測される値よりも低い値にとまることが明らかになった。

Observation of direct electron heating by the fast waves in the low-hybrid range of frequencies in the JFT-2M tokamak

山本 巧; 上杉 喜彦; 川島 寿人; 星野 克道; 相川 裕史; 河西 敏; 河上 知秀; 近藤 貴; 前田 彦祐; 松田 俊明; et al.

Physical Review Letters, 63(11), p.1148 - 1151, 1989/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.63.1148

電子サイクロトロン加熱されたプラズマ中に、位相制御型4ループ列アンテナによって、速波を励起した時、速波と電子の有効な結合を観測した。この結合は、電子サイクロトロン放射を増加し、ループ電圧を降下させた。これらの結果は、ループアンテナ間の位相差及び電子密度に依存した。V/V~3、及びf/f(0)~0.38の条件下で20%の速波の吸収効率が得られた。これらの実験結果は、電子のランダウ減衰による理論的予測とよく一致した。

Energy conversion efficiency in high current Raman regime free electron laser(FEL), I; Single mode analysis

岸本 泰明; 小田 久子*; 志甫 諒; 小田島 和男; 前田 彦祐

JAERI-M 89-088, 27 Pages, 1989/07

JAERI-M-89-088.pdf:0.78MB

高電流ラマン領域自由電子レーザーにおいて、エネルギー変換効率に対する静電場の効果が、実空間1次元の増幅コードを用いて調べられた。粒子間に反作用を及ぼす静電場は、動重力ポテンシャルに捕捉された電子の周期的な旋回運動を妨たげ、そのため捕捉粒子は幅射場から運動エネルギーを得ながら非捕捉粒子に変化して行くことが明らかになった。その結果、長いウィグラー長に渡って平均されたエネルギー変換効率は、捕捉理論から予測される値よりも近い値に止まる。さらに、軸方向の有限なビームのエネルギー広がりは、非線形性の強い捕捉状態では静電力を弱める働きがあり、そのため、高電流の作動領域であっても捕捉粒子の周期的な旋回運動を回復させることがわかった。

Experimental observation of ion Bernstein wave heating on JFT-2M tokamak

玉井 広史; 小川 俊英; 松本 宏; 小田島 和男

JAERI-M 89-036, 28 Pages, 1989/03

JAERI-M-89-036.pdf:0.72MB

JFT-2Mトカマクにおいて、将来の実験炉プラズマを加熱するのに有効な外側励起の一種である、イオンバーンシュタイン波加熱実験を行った。プラズマ結合抵抗は電子密度が低いほど、またプラズマがアンテナに近づく程高くなった。加熱に起因するプラズマ蓄積エネルギーのわずかな増加が観測される一方、入力パワーを上回る幅射損失の顕著な増大により150kW以上の入力に対し安定なプラズマを維持することが不可欠であった。プラズマのバラメータサーベイ及び中性粒子ビームとの組み合わせ等により、輻射損失を低減できる条件を捜したが、顕著な改善は見られなかった。またわずかなパワーでもHモードプラズマを2モードに効率良く逆遷移させるなど、現状では、イオンバーンシュタイン波を有効な加熱手段として維持して行く好材料は得られなかった。