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松岡 守; 堀池 寛; 伊藤 孝雄; 栗山 正明; 松田 慎三郎; 森田 洋昭*; 小原 祥裕; 田中 茂
JAERI-M 83-069, 30 Pages, 1983/05
JT-60NBIでは中性化セルを出たあとのビームに含まれる残留イオンビームの衝突から偏向磁石を保護するためにウォータージャケットが設けられている。このウォータージャケトへの熱負荷を軽減することが設計上の課題であったが、これをイオンビームリミッタの機能も併せ持つような中性化セルのを採用することにより解決した。このような機能を持った中性化セルの設計は、偏向磁石やウオータージャケットなど隣接する他機器の設計と並行して総合的に進める必要があった。本報告ではこのような状況の下に行われた設計の経緯を詳述する。JT-60NBI原型ユニットによる予備的な試験結果も示し、計算結果と比較する。
堀池 寛; 栗山 正明; 森田 洋昭*
Nucl.Technol./Fusion, 2, p.637 - 647, 1982/00
JT-60用中性粒子入射装置のビームダンプの設計を行なうため、強制循環サブクール水のバーンアウト熱流束の実験を行なった。これらのビームダンプは多数のフィン付冷却管で構成されている。一本のフィン付冷却管をイオンビームにて照射し、バーンアウト熱流束を求めた。得られた熱流束は同じパラメータ領域での一様加熱時のデータよりも最大2.5倍大きいことがわかった。また実験値をあらわす簡単な関係式を得た。これらの結果よりビームダンプは500w/cmの熱流束を受けるように設計でき、このときバーンアウトに対する安全係数が2にできることがわかった。
栗山 正明; 堀池 寛; 松田 慎三郎; 森田 洋昭*; 柴沼 清
JAERI-M 9746, 20 Pages, 1981/10
この報告は、JT-60用NBIのビームダンプの設計について述べたものである。ビームダンプは最大5.6MWの熱負荷を10秒間連続で受けるため、熱的及び応力的問題を解決して設計する必要がある。これらの問題を解決するためのビームダンプ構造として、フィン付管を多数配列することにより、受熱面を構成するフィン付管構造とした。フィン付管の熱解析及び応力解析を行ない、本ビームダンプは熱及び応力的に安全であることを確かめた。
荒木 政則; 堀池 寛; 栗山 正明; 松田 慎三郎; 森田 洋昭*; 小原 祥裕
JAERI-M 9198, 23 Pages, 1980/11
JT-60中性子入射装置冷却系に要求される条件は非常に多くまた厳しいものである。さらに本NBIの特長としては熱負荷が大きなパルスとして冷却系に与えられることである。このため従来の設計手法で本冷却系を設計すると規模的にも価格的にも不合理なものになってしまう。本設計報告ではこの冷却系を可能な限りコンパクト化し規模と価格を実現可能な程度までもっていくことを目的とした。設計の結果、本設計手法で得られた冷却系は従来の手法で設計した冷却系の1/10以下の規模と価格で実現可能であることがわかった。尚、本設計内容を十分生かすため昭和56年夏に完成予定の原型ユニット冷却系にも本設計思想が生かされている。
堀池 寛; 近藤 梅夫*; 森田 洋昭*; 田中 茂
JAERI-M 9004, 7 Pages, 1980/10
メガワット級のイオンビームを引出せるイオン源の加速電極を模擬したターゲットの冷却の実験を行った。直径18cmの銅の円板をターゲットとし、30KeVで1~4アンペアの水素ビームで最大7.6秒間これを照射した。この時得られた最大熱負荷は、冷却面の平均で570w/cmであった。又、ターゲット表面では熱負荷は平均で220w/cm以下であった。ターゲットの表面温度は冷却水の沸騰のため最高200C以下に抑えられることが確認された。この実験の結果、JT-60用イオン源の加速電極を、75KeVで35A以上のビームの10秒間の引出しに耐える様設計できる事がわかった。
栗山 正明; 堀池 寛; 松田 慎三郎; 森田 洋昭*
JAERI-M 8988, 22 Pages, 1980/08
この報告はJT-60用中性子入射装置のカロリメータの設計について述べたものである。カロリメータの除熱方式は慣性冷却方式であり、この受熱面は熱応力による破壊を防ぐため、多数のセグメントにより構成されている。この受熱面を構成しているセグメントについて熱及び応力計算を行ない、熱及び応力的に安全であることを確かめた。また0.5秒ビームパルスに対して疲労寿命は10サイクルであることを確かめた。
田中 茂; 森田 洋昭*; 桜庭 順二*
Japanese Journal of Applied Physics, 19(9), p.1703 - 1710, 1980/00
被引用回数:10 パーセンタイル:48.18(Physics, Applied)水素ガス中でのホローカソード放電実験をした。内径1cm,長さ2cmのBa含浸型Wカソード又は、酸化物塗布Niカソードをホローカソードの電子エミッターとして使用した。ホローカソードを平板陽極と対向させて放電させたところ、1Torr・l/s以上のガス流量で、放電維持電圧は40~60V,放電電流は120A(電源容量により制限された)までであった。このホローカソードを10cmデュオピガトロン型水素イオン源のカソードとして使用した場合には、ガス流量とソース磁場電流に依存するが、80~120Vの放電電圧となった。このイオン源からビーム引出しを行ない、25keVの水素イオンビームが3A得られた。
堀池 寛; 近藤 梅夫*; 森田 洋昭*; 菅原 享*; 白形 弘文; 田中 茂
Review of Scientific Instruments, 50(11), p.1452 - 1457, 1979/00
イオン源のロングパルス運転を行い、その引出電極の冷却の実験を行った。電極には強制水冷却を行う銅電極を用いて 1~5A、30KeVのビームを最大10秒間引き出した。その時電極グリッド部分の平均熱負荷は最高130W/cmで、この様な高熱負荷は電極配置をビームの発散が悪くなる、従って電極熱負荷が大きくなる様にセットしたため得られたものである。接地電極の温度を2本の熱電対で測定した。その温度は230C以下に抑えられたがそれは冷却水の沸騰熱伝達によるものである。ビーム引き出し実験終了後、電極の目視観察を行ったが何らの損傷や変形は見られなかった。
松田 慎三郎; 荒川 義博; 堀池 寛; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 近藤 梅夫*; 森田 洋昭*; 小原 祥裕; 大賀 徳道; 奥村 義和; et al.
JAERI-M 7655, 311 Pages, 1978/05
この報告書はJT-60用中性粒子入射装置の概念設計の中間結果をまとめたものである。JT-60用NBI装置には、エネルギー75KeV前後で20MWに及ぶ中性水素原子ビームをプラズマ中に最大10秒間入射すること、同時にトーラスに流入する室温水素ガスの流入量を中性ビーム束の15%以下に抑えることが要求される。これらの要求と、当研究室で行なってきたイオン源とビームライン機器に関する試作開発の最近の結果に基いてJT-60NBI装置の概念設計が進められている。この装置のシステム規模を明らかにするとともに、残されている問題点を指摘した。
近藤 梅夫*; 堀池 寛; 森田 洋昭*; 菅原 亨*; 田中 茂
JAERI-M 7612, 11 Pages, 1978/03
JT-60用中性粒子入射装置のイオン源開発の一つとして引出電極の冷却について実験した。10cm強制冷却電極を製作し、加速電圧30kVで電流3.8Aのときビームパルス巾7.3secまで、30kV、1.3Aのとき9.4secまでの運転をした。そのときの電極の最大温度上昇(接地電極中央)は、冷却水の核沸騰熱伝達によって210C程度に抑えられた。また、冷却水への伝熱量は最大3.1kWであった。一方、7cmグラファイト電極の実験では、放電破壊の頻発によって運転が妨げられ、さらに炭化水素イオンが全イオンビームのうち約10%をも占めた。長いパルス巾の運転はそれらの点から行なうことができなかった。