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山内 通則*; 西谷 健夫; 落合 謙太郎; 森本 裕一*; 堀 順一; 海老澤 克之*; 河西 敏; Walker, C.*
Review of Scientific Instruments, 74(3), p.1730 - 1734, 2003/03
被引用回数：22 パーセンタイル：70.93(Instruments & Instrumentation)ITERの核融合出力モニターとして、真空容器内にマイクロフィッションチェンバーの設置が計画されている。このモニターシステムの応答はプラズマの位置と形状に不感である必要があり、モンテカルロ計算によりブランケット背後の適当な取り付け位置を選定した。その他ITERの要求条件を考慮して、12mgの二酸化ウランを用いたマイクロフィッションチェンバーとウランのないダミーチェンバーを設計・試作し、設計仕様に対する基本性能と14MeV中性子及び
線に対する応答特性を試験するとともにITER環境における性能を評価した。その結果、パルス計数モードとキャンベルモードにより中性子に対する良好な直線性と約1msの時間応答性が確認できた。また線に対する感度が低く、線に対する補償がなくても中性子計測が可能なこと、遮蔽体により中性子スペクトルが変化してもこれらの応答特性が確保できることなどがわかり、ITERの出力モニターとして使用できる見通しが得られた。
西谷 健夫; 海老澤 克之*; 河西 敏; Walker, C.*
Review of Scientific Instruments, 74(3), p.1735 - 1738, 2003/03
被引用回数：14 パーセンタイル：58.66(Instruments & Instrumentation)これまで水の放射化を利用したITERの中性子発生量モニターを提案してきた。原研FNSに水ループを設置して行った実験では、時間分解能が水の乱流拡散で決定されることを明らかにした。この実験結果に基づき、流水の放射化を利用したITER用中性子モニターの設計を行った。照射端は赤道面のフィラーブランケットモジュール内に真空容器を貫通して挿入する構造とした。線測定ステーションは生体遮蔽外のピットに設置し、検出器としてBGOシンチレータを採用した。この配置に基づき、各種特性をMCNP-4bコードを用いて評価した。時間分解能は水配管に沿った放射化反応の分布及び乱流拡散を考慮して、10m/sの流速に対し時間分解能100ms(ITER要求値)以下となった。また放射化量はプラズマの位置にほとんど依存しないことがわかった。また異なる検出効率の線検出器を2台用いることによって、50kW-500MWのITERの出力範囲で測定が可能であることを示した。
西谷 健夫; 井口 哲夫*; 海老澤 克之*; 山内 通則*; Walker, C.*; 河西 敏
JAERI-Tech 2002-062, 39 Pages, 2002/07
JAERI-Tech-2002-062.pdf:1.65MB
Uフィッションチェンバーを用いたITER用の真空容器外中性子モニターの設計を行った。Uフィッションチェンバーの感度が入射中性子のエネルギーに対し一定となるように減速材の設計を行った。ITERの水平ポート内の温度環境下で安定な、ベリリウムと炭素を減速材とし、Be/C比を0.25とした。中性子検出器としては中性子輸送計算に基づき、U 200mgのフィッションチェンバーを採用した。3つの検出器をステンレス鋼のケース付きの減速材内に組み込み一つのアセンブリとし、このアセンブリを2セット水平ポートに取付ける設計とした。この内一つはD-D運転と較正用であり、もう一つはD-T運転用である。D-D運転と較正用のアセンブリは水平ポート内のポートプラグのすぐ外側に設置し、D-T運転用アセンブリはポート中間の追加遮蔽体の陰に取付ける。信号処理ではパルス計数方式とキャンベル方式を併用することによって、ITERの要求仕様である7桁のダイナミックレンジと1msの時間分解能を達成できることを示した。また線と磁場の影響は、無視し得ることがわかった。
西谷 健夫; 海老澤 克之*; Walker, C.*; 河西 敏
JAERI-Tech 2002-033, 40 Pages, 2002/03
JAERI-Tech-2002-033.pdf:1.54MB
流水の放射化を利用したITER用中性子モニターの設計を行った。照射端は赤道面のフィラー遮蔽モジュール内に真空容器を貫通して挿入する構造とした。線測定ステーションは生体遮蔽外の上部ピットに設置し、照射端からの距離は20mとした。真空容器、ブランケットモジュール、フィラー遮蔽モジュール、第1壁を3次元モデル化し、JENDL 3.2核データライブラリーを使用したMCNP-4bコードを用いて各種特性を評価した。時間分解能は水配管に沿った放射化反応の分布及び乱流拡散を考慮して、10m/sの流速に対し時間分解能100ms(ITER要求値)以下であり、100kW-500MWのITERの出力範囲で測定が可能であることを示した。また放射化量はプラズマの位置にほとんど依存しないことがわかった。
山内 通則*; 西谷 健夫; 落合 謙太郎; 森本 裕一*; 堀 順一; 海老澤 克之*; 河西 敏
JAERI-Tech 2002-032, 41 Pages, 2002/03
JAERI-Tech-2002-032.pdf:2.62MB
ITER(ITER-FEAT)真空容器内の中性子モニターの開発を目的として、12mgの二酸化ウランを用いたマイクロフィッションチェンバーとウランのないダミーチェンバーを製作し、性能試験を行った。基本性能として、MIケーブルを取り付けたダミーチェンバーの真空リーク率、チェンバー内の導体と外側容器の絶縁性能、50Gまでの加速度に対する耐性はいずれも設計要求条件を満たした。線に対する感度試験は日本原子力研究所高崎研究所の
Coガンマ線照射装置によって行った。それによれば、ITER-FEATブランケット背後の環境で、線に対する感度は中性子に対する感度の0.1%以下と評価できた。また14MeV中性子に対する検出器の応答は東海研究所の核融合中性子源(FNS)によって試験した。その結果、20
(室温)から250までの範囲で計数率と中性子束の良好な直線性が確認できた。遮蔽体がある場合の検出器応答は遮蔽ブランケットの模擬体を用いて試験を行い、MCNP計算の結果と良く一致したデータが得られた。それによると中性子の減速により検出器の感度は上昇するが、遮蔽体の変動による感度の変化は小さい。結論として、本マイクロフィッションチェンバーはITER-FEATの中性子モニターとして充分な性能を有することがわかった。
西谷 健夫; 海老澤 克之*; Walker, C.*; 河西 敏
JAERI-Tech 2001-066, 57 Pages, 2001/10
JAERI-Tech-2001-066.pdf:1.89MB
マイクロフィッションチェンバーを用いた、コンパクトITER(ITER-FEAT)用中性子モニターの設計を行った。中性子モンテカルロコードMCNP-4bを用いて、マイクロフィッションチェンバーの応答を計算し、マイクロフィッションチェンバーを取付けるための最適な位置を決定した。その結果、外側上部及び下部の遮蔽ブランケットモジュールの裏面にマイクロフィッションチェンバーを取付け、その出力の平均を取ることによって、プラズマ位置や中性子発生分布の変化の影響を受けずに中性子発生量を測定できることを明らかにした。また線等によるノイズを評価するために、Uを含むマイクロフィッションチェンバーと核分裂物質を含まないダミーチェンバーを併せてブランケット裏面に取付けることとした。信号処理ではパルス計数方式とキャンベル方式を併用することによって、ITERの要求仕様である7桁のダイナミックレンジと1msの時間分解能を達成できることを示した。また10
n/sの強度中性子発生装置を真空容器内で移動させることにより、マイクロフィッションチェンバーのその場較正試験が可能であることを、MCNP計算により示した。最終的に、この中性子モニターはITERの要求精度10%を満足するものである。
宇野 喜智; 金子 純一; 西谷 健夫; 前川 藤夫; 田中 照也; 柴田 泰生*; 池田 裕二郎; Khripunov, V.*; Walker, C. I.*; 海老澤 克之*; et al.
Fusion Engineering and Design, 56-57, p.895 - 898, 2001/10
被引用回数：8 パーセンタイル：52.36(Nuclear Science & Technology)循環水のD-T中性子による放射化反応を利用したITER用プラズマ診断中性子モニターの開発の一環として、原研FNSを用いて中性子束の絶対測定精度を検証する実験を行った。FNSに循環水ループを設置し、核融合炉の中性子場を模擬するためにSS-316/水遮蔽ブランケット模擬体系を使用し実験を行った。水とD-T中性子が反応して
O(n,p)N反応により生成するNが放出する線をBGOシンチレータにより測定し、この計算値からO(n,p)N反応の断面積データ、MCNPコードにより計算した模擬体系中の中性子スペクトル及びBGOシンチレータの検出効率を用いて中性子発生量を求めた。結果は精度3%で校正された随伴
粒子モニターにより測定された中性子発生量と良い一致を示した。
海老澤 克之*; Costley, A.*; Donn
, A. J. H.*; Janeschitz, G.*; 河西 敏; Malaquias, A.*; Vayakis, G.*; Walker, C. I.*; 山本 新; Zavariaev, V.*
Review of Scientific Instruments, 72(1), p.545 - 550, 2001/01
被引用回数：18 パーセンタイル：67.48(Instruments & Instrumentation)ITER-FEATの運転制御、物理診断に必要な計測として、磁気、中性子、光学、輻射、分光、マイクロ波干渉、計測用中性粒子入射、圧力、静電圧等を網羅する計測系を計画している。これらは過酷な環境に耐え、高度な計測性能を満たさなければならない。特に真空容器内側に設けるセンサは高い中性子及び線束、熱負荷、プラズマ周辺からの中性粒子衝撃、ほかの機器で侵食された物質の再付着を考慮する必要がある。また真空容器外側にある複雑な伝送路と計測機器は、真空境界との整合性、トリチウム閉じ込め健全性、保守等の要求を満たすものでなければならない。上記条件を踏まえ、測定技法の選定、照射実験データに基づく材料選定、ITER向けR&Dの成果をもとに工学設計を進めている。本発表は各種計測系に要求される性能、代表的な計測系を示すとともに残された課題にも触れ、ITER計測系全体の概要を紹介するものである。
小関 隆久; 飯尾 俊二*; 芳野 隆治; 嶋田 道也; 藤沢 登; 海老澤 克之*; 伊尾木 公裕*; 中村 幸治; 徳田 伸二; 林 伸彦
プラズマ・核融合学会誌, 76(7), p.694 - 696, 2000/07
2000年1月に原研・那珂研究所で開催された、ITER物理R&D専門家会合について報告する。「MHD・ディスラプション・プラズマ制御」についての専門家会合が、日米ワークショップ「トロイダルプラズマにおける高ベータでのMHD安定限界」と同時に行われた。会合では、(1)新古典テアリングモード,抵抗性壁モードなどのMHD安定性、(2)ディスラプション時の逃走電子の発生、(3)プラズマ平衡制御モデル、に関して発表や討議・検討が行われた。その概要を紹介する。
河野 康則; 近藤 貴; 石川 正男; 波多江 仰紀; 林 利光; 小野 武博; 小川 宏明; 杉江 達夫; 岩前 敦; 草間 義紀; et al.
no journal, ,
日本におけるITER計測装置の開発の進展を報告する。主な内容は以下の通り。(1)マイクロフィッションチェンバー:真空容器内に敷設する無機絶縁ケーブルに求められる最小曲げ半径は12cmであることから、曲げ試験を行い、曲げ半径10cmの場合でも性能が劣化しないことを確認した。(2)周辺トムソン散乱計:光源YAGレーザー増幅器のプロトタイプの開発に成功し、ITERの要求仕様を満足することを確認した。(3)ポロイダル偏光計:上部ポートプラグ内機器配置の設計検討及び真空容器内に設置する再帰反射ミラーの設計検討を進めた。(4)ダイバータ不純物モニター:ダイバータカセット内に設置するミラーボックス及びシャッターの機械設計を行った。(5)上部ポートプラグ:上部ポートプラグに発生する電磁力解析のためのメッシュモデリングを行った。また、熱間等方圧加圧加工(HIP処理)によるポートプラグ製作法を提案した。
河野 康則; 石川 正男; 草間 義紀; 林 利光; 小野 武博; 海老澤 克之*; 若林 邦朗*; 清原 元輔*
no journal, ,
ITER計画において日本が調達するポロイダル偏光計測装置は、遠赤外レーザー光のファラデー回転角測定に基づき、プラズマ中心部における電流分布(安全係数分布)の計測を行う装置である。本講演では、原子力機構が進めている同装置の設計検討の進展について報告する。主な内容は以下の通り。(1)ポロイダル偏光計測装置用の上部及び水平計測ポートプラグには、プラズマ対向第一ミラー,第二ミラー,中性子遮蔽ブロック,真空窓等の機器を設置することとしており、空間的な制約を考慮しつつ、最適化レーザー視線(現在の設計例では15視線)に対応する機器配置案を作成した。この配置案をもとに、上部計測ポートプラグ内ミラーの核発熱量の評価を行い、ミラーの材質をモリブデンとした場合では、プラズマに近い第一ミラーの核発熱量として1-2 W/ccを得た。(2)真空容器内のブランケットモジュール及びダイバータカセットに設置するレーザー光折り返し用のレトロリフレクターの設計検討を行った。特に前者については、ブランケットモジュールのうち第一壁パネルに設置する設計とし、同パネルの交換時にあわせたメンテナンス及び交換を可能とした。
河野 康則; 近藤 貴; 石川 正男; 小川 宏明; 岩前 敦; 杉江 達夫; 佐藤 和義; 波多江 仰紀; 谷塚 英一; 林 利光; et al.
no journal, ,
日本におけるITER計測装置の開発の進展に関して、マイクロフィッションチェンバーについて得られた以下の成果を中心に報告する。(1)MIケーブルについて、ブランケットモジュールのギャップからの距離に対する核発熱量の変化をモンテカルロ中性子輸送計算により評価した。(2)前述の核発熱量及びMIケーブル表面からの輻射冷却効果を考慮して評価したMIケーブルの温度は、MIケーブルの使用可能温度領域内に留まることを確認した。その他、ダイバータ不純物モニター,周辺トムソン散乱計,ポロイダル偏光計及び計測ポートプラグに関する最近の開発状況について紹介する。
河野 康則; 石川 正男; 佐藤 和義; 草間 義紀; 林 利光; 小野 武博; 海老澤 克之*; 若林 邦朗*; 平松 美帆*; 清原 通雄*; et al.
no journal, ,
ITER計画において日本が調達するポロイダル偏光計測装置は、遠赤外レーザー光(波長:約118ミクロン)の偏光面ファラデー回転角測定に基づき、ITERのプラズマ中心部におけるプラズマ電流分布の計測を行う装置である。原子力機構ではポロイダル偏光計測装置の設計検討を進めており、本講演では、以下の成果について報告する。(1)現在の設計では、上部計測ポートプラグから6本、水平計測ポートプラグから9本のレーザー光をプラズマ中に入射することとしており、これに対応した各ポートプラグ内での機器配置案を作成した。(2)真空容器内の第一壁パネル及びダイバータカセットに設置するレトロリフレクター(レーザー光折り返し用の再帰反射ミラー)について、熱負荷条件を考慮に入れた設計案を作成した。
河野 康則; 石川 正男; 佐藤 和義; 今澤 良太; 草間 義紀; 林 利光; 小野 武博; 海老澤 克之*; 若林 邦朗*; 平松 美帆*; et al.
no journal, ,
On the ITER project, Japan will procure the poloidal polarimeter for the measurement of plasma current profile at the core region of ITER plasmas. For the measurement, change in polarimetric properties of probing laser beams that pass through the plasma is detected. At this meeting, progress in the design of the poloidal polarimeter is presented including following key topics. (1) Arrangements of plasma-facing first-mirrors and second mirrors in the upper and the equatorial port plugs are investigated. An initial result from thermal analysis for the first mirror is also shown. (2) The design of the retro-reflector is updated with investigation of its practical procedures of fabrication and installation. The retro-reflectors are installed at the blanket modules and the divertor cassette to reflect back the probing laser beams to the diagnostic hall.
谷塚 英一; 波多江 仰紀; 海老澤 克之*; 若林 邦朗*; 草間 義紀
no journal, ,
ITERで周辺トムソン散乱計測により電子温度及び電子密度の分布を精度良く測るためには、第一壁等により乱反射した高出力レーザー光(迷光)を減らす必要がある。ビームダンプと呼ばれる機器でレーザーを終端することにより、迷光を低減させる。レーザーは内側ブランケットモジュールに向かって入射するため、ブランケットモジュール中央にある、第一壁のスロット状隙間の後方の限られた空間にビームダンプを設置する必要がある。極力単純な構造で迷光発生量を抑えられる形状として、ウェッジ型及びシェブロン型(横向きのV字型の板を並べた構造)に対して、ビームダンプから集光光学系に直接到達する迷光量を評価した。その結果、シェブロン型の方が1桁程度迷光発生量が少なくなる見込みであることがわかった。
河野 康則; 今澤 良太; 小野 武博; 石川 正男; 林 利光; 佐藤 和義; 草間 義紀; 海老澤 克之*; 若林 邦朗*; 勝又 孝仁*
no journal, ,
ITER計画において日本が調達するポロイダル偏光計は、遠赤外レーザー光のファラデー回転角測定に基づきプラズマ中心部の電流分布を計測する装置である。本講演では、ポロイダル偏光計の機械設計の進展について報告する。主な内容は以下の通り。(1)水平ポートプラグ内ミラーモジュールの設計:レーザー光の光軸の安定化及びレーザー光の反射特性の維持を目的として、ITER運転時の核発熱に起因したプラズマ対向ミラー(第一ミラー及び第二ミラー)の熱変形を低減できるよう、ミラーとミラー支持構造体を一体化したミラーモジュール方式を考案・設計し、熱機械解析・電磁力解析を通してその妥当性を確認した。(2)上部ポートプラグ内ミラーモジュールの設計:ミラーの熱変形を低減できるよう、新たに第三ミラーを採用してミラーモジュールの構造を見直すとともに、冷却配管設計の改善を行った。(3)シャッターの設計:シャッター板開閉のための回転駆動部に、バネとして機能するスパイラル状の冷却配管を採用した。これにより、可動シャッター板への冷却配管経路を確保するとともに、ITERの指針である開閉駆動源が失われた場合にはシャッターを開とする設計が得られた。
竹内 正樹; 杉江 達夫; 小川 宏明; 草間 義紀; 海老澤 克之*; 若林 邦朗*; 成相 恭二*; 谷本 亜紀*; 清原 元輔*
no journal, ,
ITER計画において、日本が調達する計測装置であるダイバータ不純物モニター及びダイバータIRサーモグラフィーの概念設計の進展について報告する。ダイバータ不純物モニターに関して、新しく設計した上部ポート及び水平ポートの光学系に対して機械設計及び熱・構造解析を行い、上部ポートに設置する先端部光学系は十分な冷却能力を有していることが明らかになった。また、その場校正に用いるマイクロレトロリフレクターをつけたシャッターについて、その機構を簡素化するための設計を行った。ダイバータIRサーモグラフィーに関して、空間分解能を評価するために内側用光学系での光線追跡によるスポットダイアグラムの直径と検出器のピクセルの大きさを比較検討した。その結果、1-4
mの波長域では、ダイバータ板上で要求されている3mmの空間分解能が得られる見通しである。また、光学シミュレーションソフト「Light Tools」を用いて壁での反射の影響の評価を始めており、その初期結果も報告する。
