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東條 寛; 山田 一博*; 安原 亮*; 谷塚 英一; 舟場 久芳*; 波多江 仰紀; 林 浩*; 伊丹 潔
Review of Scientific Instruments, 85(11), p.11D865_1 - 11D865_3, 2014/11
被引用回数：2 パーセンタイル：11.24(Instruments & Instrumentation)In incoherent Thomson scattering diagnostics, stray light of the incident laser, which is frequently generated at the vacuum windows, also causes wrong evaluations of the signal intensities. Because the laser goes through the vacuum windows many times in a double-pass (or multi-pass) scattering system, complicate temporal structures can be seen in the output signals. In this paper, Singular Value Decomposition (SVD) is applied to the output signals in a Thomson scattering diagnostic on Large Helical Device (LHD). The analyzed data were all measured signals for each one spectral channel over one plasma shot. Some noises were filtered and Te was evaluated within good accuracies especially in the second pass (forward scattering). We compared the errors in Te (0.8 - 1.3 keV) from the noise-filtered and from non-filtered data. Use of the filtered data enables suppressing the error in Te measured from the second pass by a factor of 
0.5 at the most.
小池 文博*; 舟場 久芳*; 後藤 基志*; 加藤 太治*; 加藤 隆子*; 森田 繁*; 村上 泉*; 坂上 裕之*; 須藤 滋*; 鈴木 千尋*; et al.
AIP Conference Proceedings 1545, p.202 - 211, 2013/07
被引用回数：4 パーセンタイル：83.55(Physics, Applied)多電子,多価イオンを含むプラズマの状態の理解のために重要となる、原子番号が50から80までの原子の多価イオンのエネルギー準位や遷移確率について議論する。これらの原子データに関する理論計算の現状について述べる。また、W, Gd, Ndイオンの分光計測や、その結果の理論解析についても述べる。
若狭 有光*; 福山 淳*; 村上 定義*; 三木 真幸*; 横山 雅之*; 佐藤 雅彦*; 登田 慎一郎*; 舟場 久芳*; 田中 謙治*; 居田 克巳*; et al.
Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03
An integrated transport simulation code for helical plasmas, TASK3D, is developed and applied to LHD plasmas. Neoclassical transport in helical plasmas is evaluated by the neutral-network-based neoclassical transport database, DGN/LHD. Five anomalous transport models are included and the estimated temperature profiles with experiments are compared. We also take into account the differential equation for the radial electric field 
into TASK3D. The obtained electron and ion thermal diffusivities with the Alcator, Bohm, and gyro-Bohm models indicate anomalous thermal transport dominates for electrons, while neoclassical thermal transport plays a crucial role for ions. TASK/TX, solving surface-averaged multi-fluid equations, is also applied to the LHD plasma to examine the time evolution of and plasma rotation. The transition between the electron and ion roots, and the radial structure of has been demonstrated self-consistently.
波多江 仰紀; Howard, J.*; 海老塚 昇*; 吉田 英次*; 中塚 正大*; 藤田 尚徳*; 成原 一途*; 山田 一博*; 舟場 久芳*; 平野 洋一*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 227, p.012002_1 - 012002_6, 2010/06
被引用回数：2 パーセンタイル：66.93(Physics, Applied)We have developed new technologies for an advanced Thomson scattering diagnostics to meet various requirements for understanding physical phenomena in fusion plasmas. These technologies for the advanced Thomson scattering diagnostics may contribute future Thomson scattering diagnostics. For example, a polarization interferometer is applicable for T
measurement with wide range and imaging measurement. A multipass Thomson scattering and high average power laser employing SBS-PCM may improve the S/N ratio and repetition rate for the measurement, and allows measurement with high spatial resolution. An SBS-PC is a promising technology for LIDAR to generate short laser pulse. A Cr, Nd:YAG will be used for high-efficiency and high average power laser system. Fully relativistic formulae will contribute to the spectrum analysis with wide Te range. A guideline to optimize wavelength channels will be useful for a design of spectrometer.
居田 克巳*; 坂本 宜照; 吉沼 幹朗*; 竹永 秀信; 永岡 賢一*; 林 伸彦; 大山 直幸; 長壁 正樹*; 横山 雅之*; 舟場 久芳*; et al.
Nuclear Fusion, 49(9), p.095024_1 - 095024_9, 2009/09
被引用回数：29 パーセンタイル：72.01(Physics, Fluids & Plasmas)LHDヘリオトロン装置とJT-60Uトカマク装置におけるイオン系内部輸送障壁形成と不純物輸送のダイナミックスの比較について分析した。特に、両装置においてイオン温度等を測定する荷電交換分光装置の高性能化が行われ、次のような新しい知見を得ることができた。まず、内部輸送障壁の形成位置について、JT-60Uでは形成位置が外側へ拡大しつつ局在化するが、LHDではターゲットプラズマに依存して内側あるいは外側に移動する。また、不純物輸送に関しては、JT-60Uでは内向きの対流があるのに対して、LHDでは外向きの対流によって不純物ホールが形成されることを明らかにした。LHDにおいて観測された外向きの対流は、新古典理論の予想と相反しており、今後さらなる分析を行う予定である。
居田 克巳*; 坂本 宜照; 稲垣 滋*; 竹永 秀信; 諫山 明彦; 松永 剛; 坂本 隆一*; 田中 謙治*; 井手 俊介; 藤田 隆明; et al.
Nuclear Fusion, 49(1), p.015005_1 - 015005_7, 2009/01
被引用回数：13 パーセンタイル：45.06(Physics, Fluids & Plasmas)LHDとJT-60Uの内部輸送障壁プラズマにおけるダイナミック輸送解析について述べる。ダイナミック輸送解析とは、外部加熱による過渡応答中の輸送解析である。両装置において、内部輸送障壁プラズマへの遷移に伴い、その内側領域における温度分布の平坦化(輸送の増大)を同定した。また、内部輸送障壁領域の温度分布の曲率が正から負へ自発的に遷移する現象を観測した。これらの現象は、今後さらなる分析を要するが、空間的な乱流輸送の強い相互作用を示唆している。
=2/1 rational surface during counter neutral beam injection in the large helical device諌山 明彦; 稲垣 滋*; 渡邊 清政*; 成嶋 吉朗*; 榊原 悟*; 舟場 久芳*; 居田 克巳*; 長山 好夫*; 山田 弘司*; 川端 一男*; et al.
Plasma Physics and Controlled Fusion, 48(1), p.L45 - L55, 2006/04
被引用回数：12 パーセンタイル：39.17(Physics, Fluids & Plasmas)大型ヘリカル装置において、逆方向の中性粒子ビーム(counter-NB)入射時に 
の有理面に局在して現れる振動の構造を電子サイクロトロン放射(ECE)測定により測定した。ここで、
, 
はそれぞれポロイダルモード数,トロイダルモード数である。プラズマ圧力がほぼ一定のもとでプラズマ電流が逆方向に増加している場合は、プラズマ電流の大きさが大きいところで現れた(
20kA/T)。NBの入射方向をco方向からcounter方向又はその逆に切り替えた場合、振動は前者の場合のみ現れた。これらの結果はプラズマ電流の分布と強度が振動の発生に関係していることを示唆している。VMECコードを用いたメルシエ安定性に関する解析の結果、電流分布が平坦又は凹状の場合、プラズマ電流が負方向に大きくなるほど交換型不安定性に対し不安定になり、実験結果と同じ傾向を示すことが明らかになった。また、ECE測定による電子温度揺動分布から評価した変位分布は3次元理想MHD安定性解析コードTERPSICHOREの結果とよく合うことが明らかになった。
加藤 隆子*; 村上 泉*; 後藤 基志*; 森田 繁*; 居田 克巳*; Peterson, B. J.*; 舟場 久芳*; 仲野 友英
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.7, p.1 - 4, 2006/00
真空紫外スペクトルを定量解析した。C IIIスペクトル線の強度比から求めた電子温度を用い、ネオン入射によって発生したプラズマの放射損失源を分光計測とボロメータ計測で同定した。さらに不純物の発光線強度比の時間変化から不純物による放射損失の時間変化を求めた。
居田 克巳*; 藤田 隆明; 福田 武司*; 坂本 宜照; 井手 俊介; 東井 和夫*; 稲垣 滋*; 下妻 隆*; 久保 伸*; 出射 浩*; et al.
Plasma Physics and Controlled Fusion, 46(5A), p.A45 - A50, 2004/05
被引用回数：19 パーセンタイル：53.39(Physics, Fluids & Plasmas)LHDプラズマとJT-60Uプラズマでは低密度プラズマにECHの追加熱を行うと、中心電子温度が上昇し電子系の内部輸送障壁が形成され、電子温度勾配が大きくなる。プラズマの主半径を温度勾配のスケール長で割った値(R/LTe)が電子温度勾配モデルから想定される一つの指標として用いられている。密度で規格化したECHのパワーによってこのR/LTeがどのように変化するかを調べた。LHDプラズマでは、あるパワーにてR/LTeが急激に増大し、内部輸送障壁形成に必要なECHパワーのしきい値の存在を示しているのに対し、JT-60Uのプラズマでははっきりしたしきい値が観測されなかった。この違いは輸送障壁形成機構の違いを示していると考えられる。一方、輸送障壁形成時の電子温度分布にも、LHDプラズマとJT-60Uプラズマで差が観測されている。JT-60Uプラズマでは輸送障壁が形成されるにつれて、プラズマの中心部の温度に平坦化が見られるが、LHDプラズマでは平坦化が観測されていない。これは回転変換分布(q分布)の違いが原因と考えられる。
渡邊 清政*; 山口 太樹; 成嶋 吉朗*; 榊原 悟*; 鈴木 康浩*; 中村 祐司*; 舟場 久芳*; 中島 徳嘉*; LHD実験グループ*
no journal, ,
環状高温プラズマにおいて、各種のプラズマパラメータを磁気面上にマッピングし、磁気面関数に変換することは、MHD不安定性特性や輸送特性等の研究を行う際に重要である。実験における厳密なMHD平衡が同定されている場合には、同定結果として得られる磁気面分布をもとにマッピングを行うことができるが、ヘリオトロンプラズマにおいては、プラズマ境界の同定が非常に困難であることから高ベータプラズマのMHD平衡の同定法は確立していない。ここで、輸送解析に必要なMHD平衡データは、磁気面形状,回転変換分布,実効ヘリカルリップル,トロイダルリップルであり、このような磁場配位の情報を知るだけであれば、厳密なMHD平衡の同定を必要としない。このような観点から、LHDにおける輸送解析として次のようなマッピング手法を提案する。(1)実座標3次元MHD平衡コードHINTを用い、無電流でベータ値,圧力分布をサーベイした平衡データベースを作成する。(2)電子温度分布計測データに最もよく一致する平衡データを選び、回転変換分布以外の磁場配位の情報を輸送解析に用いる。(3)輸送解析に必要な回転変換分布としては、MSEによる計測データ又は理論予測データを用いる。
波多江 仰紀; 成原 一途*; 山田 一博*; 吉田 英次*; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*; 南 貴司*; 舟場 久芳*; 梶田 信*; 北村 繁; et al.
no journal, ,
トムソン散乱計測において、プラズマを透過したレーザー光は、プラズマによる減衰がほとんどないため、位相共役鏡で折り返して再利用し、一対の位相共役鏡間にレーザービームを閉じ込めることにより、散乱光を数倍以上に増大させるマルチパストムソン散乱法をこれまでに提案した。本研究では、この手法を発展させ、レーザービームの往路と復路の散乱光を、ディレイラインを用いて時間的に分離し、それぞれのスペクトルを独立に評価することにより、高時間分解でトムソン散乱計測を行うことを目的とする。本研究における実証試験は大型ヘリカル装置(LHD)で行う。LHDでは典型的な散乱角が167
であり、比較的大きな散乱角を有するため、前方・後方散乱配置による測定温度領域の拡大も期待できる。本研究の準備段階として、計測用のレーザーとして使うために、既存の試験用のYAGレーザー装置(既製品、2台)を用いて改造を行う。この改造では、1台目のレーザー(Continuum Precision II、レーザーエネルギー0.65J)を、発振器と初段アンプに、2台目のレーザー(Continuum Precision、レーザーエネルギー1J程度)を位相共役鏡搭載パワーアンプとして用いる。位相共役鏡を用いてダブルパス増幅を行い、エネルギー1.5J程度、繰り返し
10Hzの性能を目標として改造中である。
波多江 仰紀; 山田 一博*; 吉田 英次*; 成原 一途*; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*; 舟場 久芳*; 南 貴司*; 梶田 信*; 東條 寛; et al.
no journal, ,
位相共役鏡による反射光は、能動的なアラインメントなしで往路と復路が全く同じ光路をたどることに着目し、最初の往路の光軸調整以外は完全アラインメントフリーで、迷光を著しく増大させることなく、散乱光を増大させるマルチパストムソン散乱法をこれまでに提案した。実証試験は大型ヘリカル装置(LHD)で行う予定であり、準備作業を進めている。マルチパストムソン散乱計測の鍵となる誘導ブリルアン散乱位相共役鏡(SBS-PCM)において、高い反射率を得るためには、誘導ブリルアン散乱のゲインを高くする必要がある。このゲインは使用するレーザーライン幅に反比例するので、SBS-PCMを高い反射率で動作させるためには、単一縦モードレーザーが必須となる。既存の市販レーザー2台を用い、1台目のレーザー(Continuum Precision II 8050,レーザーエネルギー0.55J,繰り返し50Hz)を、発振器と初段アンプとして、2台目のレーザー(Continuum Precision II 9010,レーザーエネルギー2J,繰り返し10Hz)をパワーアンプとして用い、トムソン散乱のためのジュール級の単一縦モードレーザーを開発した。後者のパワーアンプには位相共役鏡を組み込み、ダブルパス増幅を行い、高繰り返し増幅時の熱的効果の補正と、効率よい増幅を図った。結果として、10Hz動作で1.86J, 25Hz動作で1.16Jのレーザーエネルギーを得た。また、25Hz動作のとき、レーザー装置に組み込んだ位相共役鏡の反射率は96.7%に達した。
波多江 仰紀; 北村 繁; 佐久間 猛; 濱野 隆; 東條 寛; 吉田 英次*; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*; 成原 一途*; 山田 一博*; et al.
no journal, ,
Two applications using the SBS phase conjugate mirror (SBS-PCM) have been developed to increase the intensity of scattered light for Thomson scattering diagnostics. For the first application, we have developed a new optical design to provide a double-pass scattering method with the SBS-PCM. The SBS-PCM reflects a laser beam passing through the plasma, then the reflected beam passes the plasma again via the same path by means of the phase conjugation. In JT-60U, the double-pass Thomson scattering method using the SBS-PCM has been demonstrated an increase of the scattered light by a factor of 1.6, compared with the single-pass scattering method. A multi-pass Thomson scattering method in which the laser beam can be confined between a pair of SBS-PCMs is also proposed. It is estimated that the multi-pass scattering method generates the scattered light more than five times compared to the single-pass scattering method. We prepare the multi-pass Thomson scattering system for the proof-of-principle tests in Large Helical Device (LHD). For the second application, a high average-power YAG laser system has been developed using the SBS-PCM. The SBS-PCM effectively compensated thermal degradation at two amplifier lines, and the average power was increased by 8 times from 45 W (1.5 J, 30Hz) to 373 W (7.46 J, 50Hz).
谷塚 英一; 安原 亮*; 山田 一博*; 波多江 仰紀; 東條 寛; 舟場 久芳*; 伊丹 潔
no journal, ,
ITERの周辺トムソン散乱計測装置では、光学系の分光透過率が経時変化し、それに伴い、電子温度に系統的な測定誤差が生じることが懸念されている。分光透過率を即時較正するために、計測用のYAGレーザーと同期させて波長の異なるルビーレーザーを入射し、2種類のトムソン散乱光の強度比を用いる較正手法を開発している。大型ヘリカル装置(LHD)で予め較正したトムソン散乱計測装置を用い、同手法の実証試験を行う予定である。信号の見積もりの結果、電子温度が2keVから5keVのプラズマを生成したときに精度よく本較正手法の実証試験ができる見込みであることが分かった。さらに、トムソン散乱計測におけるデータ解析手法の拡張として、プラズマ中の電子速度分布関数の非等方性測定実験を進めている。これまでに解析を行った電子温度1keV以下のプラズマでは、電子速度分布に非等方性は現れておらず、等方的であることを示唆している。今後、測定配置の改良を行い、プラズマの温度・密度領域及び加熱手法に対する非等方度の解析を進め、電子速度分布に非等方性が現れる条件を探索する。
東條 寛; 山田 一博*; 安原 亮*; 谷塚 英一; 舟場 久芳*; 林 浩*; 波多江 仰紀; 伊丹 潔
no journal, ,
JT-60SAトムソン散乱計測システムの設計の進展状況を報告する。周辺プラズマ計測用の集光光学系については、ペッツバールレンズ方式を基本とした屈折型光学系を新たに考案し、必要な分解能と集光性能を有するとともに、直径200mmのレンズを用いることで、製作を容易とする新しい光学系の設計を得た。中心計測用と周辺計測用の2つの光学系にとって、最も良好な計測精度が期待できるレーザーの偏光角条件を、相対論効果を考慮した散乱スペクトルを新たに評価することで明らかにした。具体的には、中心集光光学系を単独に考えた場合における理想的な偏光角に対して50度離れた偏光角とした時に、プラズマ中心から周辺までの分布全体で電子温度の平均誤差を6%程度とできる見込みを得た。JT-60SAでは、レーザーをプラズマ中に往復させる電子温度計測法と相対感度較正法を採用する計画としている。それらの実証実験を大型ヘリカル装置(LHD)にて行った。その結果、散乱スペクトルが広がる電子温度が比較的高い(1keV以上)条件で、電子温度は安定した精度で求まり、相対的な透過率も約10%以下の精度で計測できることを初めて実験的に明らかにした。
谷塚 英一; 安原 亮*; 山田 一博*; 舟場 久芳*; 波多江 仰紀; 伊丹 潔
no journal, ,
大型ヘリカル装置(LHD)のプラズマ中でレーザーを往復させて、実効的に2つの配置でトムソン散乱を行い、2種類の方向に沿った電子温度(磁力線にほぼ垂直方向と磁力線に対し約60度傾いた方向の電子温度)を測定するレーザー入射系及びデータ収集系を開発した。それらを用いて、LHD第17実験サイクルの様々な放電条件で、磁気軸付近の1点に関する電子速度分布関数(電子温度)の非等方性を調べた。5keV程度以下の電子温度を持つプラズマでは、測定した2方向の電子温度は誤差の範囲で一致しており、等方的であることを示唆している。特に、低温・高密度になるほど2方向の電子温度の差及びその誤差率が小さくなることを示した。今後、5keV以上の高電子温度プラズマを対象とした測定及び解析を行い、非等方性発現の条件を調べる。
谷塚 英一; 安原 亮*; 山田 一博*; 舟場 久芳*; 波多江 仰紀; 伊丹 潔
no journal, ,
これまでに、プラズマ中でレーザーを往復させることにより磁力線にほぼ垂直方向と磁力線から70度近く傾いた2方向の電子温度を比較してきた。その結果、大型ヘリカル装置で5keV以上程度の高温プラズマを生成したときには、磁力線から70度傾いた方向の電子温度よりも磁力線に垂直方向の電子温度のほうが系統的に高いという測定結果を得ていた。ただし、測定誤差が大きく、また、電子温度を測定している2方向の差が20度しかないため、非等方性の発現条件と電子衝突度などの関係を定量的に議論することが困難であった。そこで、高温のプラズマに対して測定精度を向上させるために、分光器の短波長側に波長チャンネルを増強した。さらに、より磁力線に近い方向の電子温度が測定できるよう、プラズマを水平方向から観測する集光光学系を新設した。新設した集光光学系について感度較正を行い、プラズマ計測に十分な集光性能があることを確認した。講演では、新設及び既設集光光学系を用いて測定した3方向(磁力線から約10度, 70度, 90度傾いた方向)の電子温度比較に関して、電子衝突度との相関などに着目した議論を行う。
