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川俣 陽一; 内藤 磨; 清野 公広; 伊丹 潔; 戸塚 俊之; 赤坂 博美; 末岡 通治; 佐藤 朋樹; 大島 貴幸; 坂田 信也; et al.
Fusion Engineering and Design, 83(2-3), p.198 - 201, 2008/04
被引用回数：3 パーセンタイル：23.55(Nuclear Science & Technology)ITERの幅広いアプローチとして超伝導化されるJT-60SAの設計が開始され、制御システムについては既存システムを最大限再利用しつつ、次の各項目それぞれに新しい考え方を創出適用し先進的な統括制御システムを構築することを目指して検討している。(1)高精度タイミングシステム,(2)先進的放電シーケンス制御システム,(3)高機能実時間制御システム,(4)ハードワイヤード保護インターロックシステム,(5)制御プログラム形式放電条件システム,(6)先進的データベースシステム。本発表では、JT-60SA統括制御システムの特徴である上記システムの重要ポイントについて概念設計の検討内容を報告する。
赤坂 博美; 高野 正二; 佐藤 朋樹; 川俣 陽一
平成18年度名古屋大学総合技術研究会回路・計測・制御技術研究会報告集, p.106 - 109, 2007/03
JT-60のタイミングシステム(TS)は、JT-60実験運転時に各種計測・制御機器の動作に必要なトリガー信号や基準クロックを各設備に送信するシステムである。このTSを構成しているCAMACモジュールは高経年化による故障が増加している一方製造中止により保守部品の入手は不可能な状況である。また、機能面ではタイマー最大設定が65sまでというハードウェア上の制約、基準クロック1msを250
sに分周して動作しているプラズマ位置形状制御計算機は、20sを超える放電ではその精度が問題となっている。現在、TS構成機器の上記問題を解決することを目指し、改修後のJT-60で適用可能なTSの開発を開始した。開発にあたっては2つの設計方針を採用した。(1)遅れ時間を最小にするため、タイミング信号出力の論理演算がプログラミング可能な半導体集積回路であるFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いたシステムとする。(2)高精度化のために基本クロックを40MHzとする。本研究会では、新TSのシステム構成の検討結果と開発を開始した実時間制御用タイミング信号発生機器について報告する。
赤坂 博美; 高野 正二; 川俣 陽一
第17回分子科学研究所技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2006/03
トカマク型核融合試験装置JT-60のタイミングシステム(以下「TS」と称す。)は、JT-60の実験運転において各種計測・制御機器の動作に必要なトリガー信号やクロック信号の送信,放電シーケンス制御における時間基準を発信するシステムとして重要な役割を果たしている。このTSは、構成するCAMAC機器の高経年化による故障が増加し、また機能面では実時間フィードバック制御の高速化に伴い、基本クロック周期1msが既に最小周期250sとの誤差が長パルス放電時に顕在化するなど課題を抱えた状況である。そこで更新を兼ねて、機能面を向上させながら一方で価格を抑えたシステムの構築を目指して、TSの更新構想検討を行った。2002-2004年に制御ロジックの実行にDSP(Digital Signal Processor)を使用したVMEバスシステムによるプロトタイプを製作し機能検証を行ったが、タイミング遅れ時間を短縮させるには至らなかった。さらなる高速化を目指して制御ロジックの実行にFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いた新システムの検討を開始するとともにFPGAについての調査を行った。本研究会では、これまでの検討結果の総括とプロトタイプ改良後の試験結果及びFPGAを用いた新システムの設計構想について報告する。
赤坂 博美; 高野 正二*; 川俣 陽一; 米川 出
平成16年度大阪大学総合技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2005/03
トカマク型核融合試験装置JT-60のタイミングシステム(TS)には、先進プラズマ制御のためのタイミング信号の追加,変更に即応するため高い柔軟性,拡張性が求められている。また当然新規製作時の経済性も重要である。しかし、既存システムにおける改造作業は配線の組み換え,CAMACモジュールの追加及びこれに対応したソフトウェアの変更等があり、必ずしも柔軟性,拡張性があるとは言えない。さらにCAMACモジュールの価格は高価である。これらを考慮して、現在のCAMACモジュールを中心とするハードウェア型駆動方式のTSに代わってソフトウエア型駆動方式を特徴とするVMEバスモジュールで構成する新TSのプロトタイプを開発した。具体的には制御ロジックを市販のソフトウェアで作成できること,タイミング信号伝送に光ネットワークを利用していることが大きな特徴である。現在、このプロトタイプシステムに改良を加えて実システムへの適用を検討している。本発表では、新TSのシステム構成,プロトタイプシステムから実システムに組み込む場合のタイミング信号伝送時間の改善策及び更新計画について報告する。
米川 出; 川俣 陽一; 戸塚 俊之; 赤坂 博美; 末岡 通治; 吉田 英俊
Fusion Engineering and Design, 71(1-4), p.11 - 15, 2004/06
被引用回数：5 パーセンタイル：35.25(Nuclear Science & Technology)UNIXを基本としたワークステーションとVME-busシステムから構成されるJT-60制御系は1991年の改造以来、先進プラズマ制御実験をはじめとする数々のプラズマ実験において重要な役割を果たしてきた。JT-60の制御系を統括する全系制御設備は、旧式の制御用計算機とCAMACシステムで構成されていたが、上記の改造により、プラズマ制御系は0.25ミリ秒の超高速でプラズマの位置形状同定,制御,表示を行っている。またJT-60を構成する各設備の制御系も全系制御設備と同様に旧式の制御系からワークステーションとVME-busシステムという組合せを基本としたシステムへの改造を逐次、進めている。現在、JT-60は、放電時間の伸長作業と同時に制御系の改良・開発が行われている。これまでの制御系の開発・改造と、現在行われている改造・開発計画について、その概要を報告する。
赤坂 博美; 川俣 陽一; 米川 出
Fusion Engineering and Design, 71(1-4), p.29 - 34, 2004/06
被引用回数：2 パーセンタイル：17.18(Nuclear Science & Technology)JT-60のタイミングシステム(TS)はCAMAC規格のモジュールから構成され、JT-60実験運転において放電シーケンスを実行する際に、各種計測・制御機器の動作に必要なタイミング信号の送受信を司どっている。このTSは先進プラズマ制御のためのタイミング信号の追加,変更に即応するため柔軟性,拡張性が高いことが求められている。また経済性も重要な要素である。これらを考慮してTSを全く根本から見直し、現市販のハードウェアを用いて設計・検討を行いその機能検証のためにプロトタイプシステムの開発を行った。新TSはVMEバスシステムで構成し、TSの機能変更や信号追加は従来の配線換えからソフトウェアの変更で対応できるようにし、制御ロジックの作成ツールとして市販のMATLABを採用した。このロジックの実行はデジタルシグナルプロセッサ(DSP)によってなされタイミング信号を出力する方式である。本プロトタイプシステムの動作結果を示し、将来の実機への適用を展望する。
及川 聡洋; 土屋 勝彦; 栗原 研一; 川俣 陽一; 福田 武司*; 藤田 隆明; 赤坂 博美; 米川 出; 閨谷 譲
JAERI-Research 2003-027, 19 Pages, 2003/12
JAERI-Research-2003-027.pdf:1.14MB
JT-60UにおいてMHD安定性制御を目的としてプラズマ蓄積エネルギーの実時間帰還制御を開発した。プラズマ蓄積エネルギー検出に統計処理法を用いることにより、JT-60Uの幅広いプラズマパラメータ領域におけるオーミックモード,Lモード,Hモード,高ポロイダル
モード,負磁気シアモードといったさまざまな閉じ込めモードに対して単一の統計処理係数セットで蓄積エネルギーの高精度実時間検出が可能となった。NB入射電力の調節により蓄積エネルギーの実績値をプレプログラムされた参照波形に正確に追従させることに成功した。負磁気シアモードにおいては内部輸送障壁形成の再現性が向上し、規格化ベータ値を安定領域に維持することでMHD安定性を制御することができる。これにより、負磁気シアモードにおいてDT換算核融合増倍率0.5を0.8秒間維持することに成功した。
赤坂 博美; 川俣 陽一; 米川 出
平成14年度東京大学総合技術研究会技術報告集, p.356 - 358, 2003/03
トカマク型核融合試験装置JT-60において全系制御設備のタイミングシステム(TS)は、プラズマの生成、維持、さらにその消滅に至る一連の放電シーケンスを実行するための時間基準を発信するシステムとして重要な役割を果たしている。TSは機器の動作のための同期信号を出力し、さらに放電制御系,プラズマ制御系の制御機器に対して、プラズマ放電の基準時刻,プラズマ制御停止信号等を発信する。現在のTSのハードウェアは、種々の機能を有する専用のCAMACモジュールから構成されている。CAMACモジュールは老朽化により保守が困難になっていることや、モジュールの組み合わせの制限によりシステムの拡張性に乏しいことが問題となっている。そこで、TSを抜本的に更新しシステムに柔軟性及び拡張性を持たせた新TSの設計,検討に着手しその機能検証のためのプロトタイプの開発をスタートさせた。新TSの開発計画の概要については既に平成13年度の技術研究会で報告した。本発表では、このJT-60新タイミングシステムプロトタイプの具体的なシステム構成機能及びその特徴を報告する。あわせて精度評価のためのタイミング信号伝送試験についても報告する。
米川 出; 川俣 陽一; 戸塚 俊之; 赤坂 博美; 末岡 通治; 栗原 研一; 木村 豊秋; JT-60Uチーム
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.521 - 529, 2002/09
被引用回数：5 パーセンタイル：34.58(Nuclear Science & Technology)この論文では、JT-60大電流化改造後(1991年)のJT-60制御システムの進展、及び数々の制御系の改良について、JT-60設計当初の考え方を含めて述べる。JT-60制御系は、構造的には階層構造を有し、機能面では分散制御の特徴を備えている。制御系を構成するハードウエア機器としては、当初はCAMACインターフエース、現在ではVME-busシステムを採用している。プラントの運転,監視を行うシステムはCAMACハイウエイとイサーネットを通信手段として用いている。プラズマ放電シーケンス制御は、VME-busシステムとタイミングシステムから構成されるシステムによって実行される。実時間プラズマ制御系とマンマシンインターフェースシステムは、これまで、JT-60の実験の進展に合わせて、継続的に改良されてきている。
戸塚 俊之; 赤坂 博美; 末岡 通治; 高野 正二*; 米川 出
Fusion Engineering and Design, 60(3), p.409 - 414, 2002/06
被引用回数：2 パーセンタイル：17.03(Nuclear Science & Technology)JT-60の実験開始以来、全系制御設備の放電制御計算機システムとして使用してきた16ビットミニコンピューターを更新した。新しい放電制御計算機システムはWSとVME-busで構成する分散処理型計算機システムとした。機能分担として、WSは、ネットワークとの接続性,ファイルシステムの管理,プログラム開発の容易性から、JT-60各設備との通信や各種演算処理,データ収集等を分担し、VME-busは、リアルタイム処理に適していることから、放電シーケンスの実行とハードウエア信号の入出力処理及び一部更新できず残るCAMACとのインターフェースを分担するものとした。このシステム更新により、データ収集等が高速となり、実験が効率的になった。また、機能追加や変更に容易に対応でき、JT-60改修後の放電制御システムの改造にも十分対応できる性能を備えたものとなった。
赤坂 博美; 川俣 陽一; 米川 出
NIFS-MEMO-36, p.424 - 427, 2002/06
全系制御設備のタイミングシステム(TS)は、臨界プラズマ試験装置JT-60においてプラズマの生成,維持,さらにその消滅に至る一連の放電シーケンスを実行する際に、複数機器の動作やデータ収集などを行うためのタイミング信号及び制御クロック信号等を発信し、放電シーケンス制御における時間基準を統括的に制御するシステムである。現在のTSのハードウェアは、製造後18年以上経過しているCAMACモジュールから構成されており、保守部品の入手,修理は困難な状況にある。そこで、本TSを抜本的に更新するための設計,検討に着手した。新TSの設計検討においては、将来のJT-60の改造及び長時間放電(現在15秒から300秒)に対応できるシステムとすることを目標とした。即ち、CAMACモジュールで実施していた機能をソフトウェアに置き換え、システムの柔軟性及び拡張性を最大限に可能とした。またクロックパルスに関しては高速なプラズマ制御周期(現在250sec)に対応するため、50sec周期と高速性を有するものとした。本研究会では、TSの現状と新TSの構想及び設計開発について報告する。
高野 正二*; 赤坂 博美; 戸塚 俊之; 米川 出
NIFS-MEMO-36, p.443 - 446, 2002/06
JT-60保護インターロックCAMACシステムは、JT-60プラント機器の保護動作を行うハードワイヤードシステムとは別に、非標準事態信号及びその保護動作状態を運転員に通知するためのものである。本システムを構成するCAMACモジュールは製造後約18年が経過しており、維持管理が困難になりつつある。一方、上位のJT-60プラント運転状態を監視する運転系計算機システムは、ワークステーションへの更新が検討されている。そこで、本システムについても新運転系計算機システムと整合をとり、VME-busシステムへの更新を計画した。新たな保護インターロックVME-busシステムは、高速演算プロセッサ(MVME2604)とI/Oモジュールを搭載したVME-busシステムで構成し、ソフトウェアは従来の機能を維持した。本システムの開発にあたっては、システムの動作状態を通知すること、入力信号模擬装置を製作し動作確認を行うなどの工夫をした。本研究会ではシステム構成及び工夫点について報告する。
赤坂 博美; 末岡 通治; 高野 正二*; 戸塚 俊之; 米川 出; 栗原 研一; 木村 豊秋
JAERI-Tech 2001-087, 109 Pages, 2002/01
JAERI-Tech-2001-087.pdf:6.83MB
1985年の実験開始以来使用してきた放電制御計算機システムを、2001年3月に、ワークステーションとVME-busによって構成する分散型制御システムに更新した。ワークステーションは、VME-bus及びJT-60各設備との通信と放電制御における演算処理を分担し、リアルタイム処理に適しているVME-busは放電シーケンス制御を分担するものとした。この更新により、放電制御システムの制御機能及び信頼性が向上するにとどまらず、今後のJT-60の改造にも充分に対応できるものとなった。4月からの運転は順調に行われ、データ収集速度は従来の約2倍になったことを確認した。本報告書では、新放電制御計算機システムの機能,開発上の工夫及び初期運転結果についての詳細を述べる。
米川 出; 戸塚 俊之; 赤坂 博美; 末岡 通治; 高野 正二*; 栗原 研一
Fusion Engineering and Design, 48(1-2), p.17 - 23, 2000/08
被引用回数：3 パーセンタイル：26.42(Nuclear Science & Technology)JT-60の放電制御系は、制御用計算機、CAMACモジュールを主要な構成機器として、約15年に渡り使用されてきた。その間、プラズマ実験の進展に伴い、種々の改造を実施してきたが、部品供給、コスト及び性能面から、限界点に到達したと云える。そこで、可能な限り低コストで、拡張性を備えた放電制御系に改造することとした。改造にあたっては、JT-60の実験停止期間を最小にするために、運転経験に基づく改良を除いて、これまでの機能を維持することを基本とした。新放電制御系は、ソフトウェア開発用のワークステーションと、実時間で稼動するVMEバスシステムをイサーネットで接続した制御システム構成を基本とした。このシステム構成により、新システムが稼動した後も、ホストワークステーションで並行してソフトウェア開発が可能となる。新放電制御系は、2001年初頭から運用開始となる予定である。
栗原 研一; 川俣 陽一; 秋葉 賢一*; 三浦 友史; 赤坂 博美; 安達 宏典*; 星 芳幸*; 福田 武司; 及川 聡洋
IEEE Transactions on Nuclear Science, 47(2), p.205 - 209, 2000/04
トカマク型核融合開発は実験炉段階を迎え、既存の実験装置は一層魅力的な運転シナリオ(高性能プラズマの長時間・定常維持、プラズマ不安定性の回避、ほか)を見いだすことが期待されている。これを受けてJT-60プラズマ実時間制御システムを全面的に再構築する作業に着手しており、以下の新たな設計方針3点を採用した。すなわち、(1)電流分布等の空間2次元の時系列データを計測量をもとに再構成し、実時間制御に使用可能にする、(2)適切な制御用アクチュエータを実時間制御のフレームに組み込む、(3)さまざまな制御方法を試すことが柔軟かつ迅速にできるようにする、の3点である。これらの実現のために、大容量メモリーを搭載した超高速ボード計算機を共有メモリーネットワークで結合するという基本構成を採用した。また機能的には様々な先進的な帰還制御方法が計画されている。本発表はこれら一連の新システム開発の報告である。
玉井 広史; 木島 滋; 細金 延幸; 朝倉 伸幸; 坂田 信也; 齋藤 直之; 秋葉 賢一*; 赤坂 博美; 川俣 陽一; 栗原 研一
Fusion Engineering and Design, 39-40, p.163 - 167, 1998/00
被引用回数：9 パーセンタイル：60.39(Nuclear Science & Technology)ダイバータ部のボロメータ信号を用いてダイバータ領域に注入するガスパフ量のフィードバック制御を行い、放射冷却ダイバータを定常に維持した。このとき、全加熱入力の40%に当たる6MWのダイバータ放射損失が、約3秒間ほぼ一定値に保たれた。一方、放射損失を加熱入力の50%以上にすると、MARFEが発生して急激に増加し、帰還制御が困難となった。放射損失量の制御領域を広げるためには、パフするガスの種類や入力に用いるボロメータ信号の選択など、各種のパラメータの最適化を行う必要がある。来年度予定されている改造ダイバータでは、ガスの補給だけでなく排気も組み合わせた広範な圧力領域での運転制御が可能になると考えられる。
赤坂 博美; 下野 貢
技術研究会報告 (文部省国立天文台・電気通信大学), p.281 - 284, 1997/03
トカマク型核融合試験装置(JT-60)の運転は、放電シーケンス制御機能に組み込まれている論理演算部分「シーケンスロジック」により行われている。そのシーケンスロジックの追加・修正作業やシーケンス進行状況のトレースを効率良く行えるようにするための各種支援ツールをワークステーション上に構築した。内容は次の3つの項目に分類できる。(1)放電シーケンスロジック情報からワークステーション上にロジック図を自動作成するツールの開発。(2)シーケンスロジックを実行形式へ変換でき、また、ロジックの追加・修正が容易に行えるツールの開発。(3)シーケンスロジックの進行状況が容易に把握でき、異常時の原因同定が素早く行えるツールの開発。本報告では、編集ツール、トレースツール及び今後の方針について報告する。
下野 貢; 赤坂 博美; 栗原 研一; 木村 豊秋
16th IEEE/NPSS Symp. on Fusion Engineering (SOFE '95), 1, p.646 - 649, 1996/00
大型トリチウム核融合装置(JT-60)の運転はミニコンピュータに備えられた放電シーケンス制御機能に組み込まれているシーケンスロジックにより行われている。そのシーケンスロクジックの追加・修正作業やシーケンス進行状況のトレースを効率よく行えるようにするための各種支援ツールをワークステーション上に構築する。このための開発として次の3つの項目が挙げられる。(1)放電制御シーケンスのロジック情報からワークステーション上にロジック図を自動作成するツールの開発。(2)ロジックの追加・修正作業がワークステーション上で容易に行えるツールの開発。(3)シーケンスロジックの進行状況が容易に把握でき、異常時の原因同定が素早く行えるツールの開発。本報告では、自動作画ツールの概要、自動作画の考え方及び今後の方針について報告する。
栗原 研一; 木村 豊秋; 高橋 実; 川俣 陽一; 坂田 信也; 赤坂 博美
JAERI-M 90-001, 45 Pages, 1990/02
真空中・円環座標系下のGrad-Shafranov方程式をDirichlet型境界条件のもとで解くことにより、プラズマ最外殻磁気面形状を同定する方法の開発結果を報告する。本方法は、様々な位置形状のトカマク・プラズマの精度の良い実時間制御や可視化に応用可能であること、さらに実用上考慮すべき磁束、ループ欠損やノイズの存在に対してしも充分ロバストな方法であることを示す。
栗原 研一; 木村 豊秋; 米川 出; 高橋 実; 松川 誠; 武藤 貢; 川俣 陽一; 戸塚 俊之; 赤坂 博美; 坂田 信也
Fusion Engineering and Design, 11, p.441 - 454, 1990/00
JT-60のプラズマ制御は、ポロイダル磁場コイル電源,ガス注入装置、NBI・RF加熱装置等のアクチュエータ、計測装置の検出系、及び全系制御設備を中心とする制御装置の有機的結合により行われる。本報告は、全体を統括して制御するプラズマ制御システムについて、技術的側面に注目したハードウェア及びソフトウェアの最新性能に関するものである。
