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V
Al alloys曽田 一雄*; 原田 翔太*; 林 利光*; 加藤 政彦*; 石川 文洋*; 山田 裕*; 藤森 伸一; 斎藤 祐児
Materials Transactions, 57(7), p.1040 - 1044, 2016/06
被引用回数：2 パーセンタイル：10.88(Materials Science, Multidisciplinary)The electronic states of Heusler(L21)-type off-stoichiometric FeVAl have been investigated by soft X-ray angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES) in order to clarify the origin of their large thermoelectric powers, which cannot be explained in terms of the rigid band model. In off-normal and normal ARPES, Fe
V
Al shows a weakly dispersive bulk band around the binding energy of 0.3 eV in the 
-X direction and an almost dispersion-less one around 0.3 eV in a gap of dispersive bulk bands in the -L direction, which is attributed to the anti-site Fe defect. At the point, the bulk band does not appear to cross the Fermi level 
, consistent with the rigid band model for the excess Fe content bringing about the increase in the valence electrons, but no band crossing down is found at the X point. The anti-site Fe defect states near might push up the band at the X point and cause the p-type thermoelectric properties, unexpected with the rigid band picture. The change in the electronic structures and thermoelectric properties are discussed on the off-stoichiometry and substitution of the forth element.
波多江 仰紀; 谷塚 英一; 林 利光; 吉田 英次*; 小野 武博; 草間 義紀
Review of Scientific Instruments, 83(10), p.10E344_1 - 10E344_3, 2012/10
被引用回数：15 パーセンタイル：54.27(Instruments & Instrumentation)ITERの周辺トムソン散乱計測装置で用いるYAGレーザー装置の開発の進展について発表する。ITERの計測要求を満たすためには、繰り返し100Hzで出力エネルギー5JのYAGレーザー装置が必要である。これを実現するために、レーザー発振器から出力されるビームを2分岐し、それぞれのビームを口径14mmのレーザーロッド4本で増幅するレーザーシステムを設計し、レーザー増幅器をはじめとする主要機器の製作と、組立てを行った。レーザー増幅器では、フラッシュランプによる強い励起によって、レーザー結晶内で発生するASEやフラッシュランプ光中のレーザー波長と同じ波長の光が増幅率を低下させる原因となるが、サマリウムを添加したガラスを用いたフローチューブで増幅器内のそれらの光を選択的に吸収させることによって、小信号利得が最大2.8倍向上することを明らかにした。結果として、2つのビームラインを同時運転することにより、ITERの要求性能を越える、100Hz,最大7.66Jのレーザー光を発射できるレーザー装置の開発に成功した。
波多江 仰紀; 林 利光; 谷塚 英一; 梶田 信*; 吉田 英次*; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*; 矢作 鎌一*; 信夫 克也*; 小野 武博; et al.
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9, p.253 - 258, 2010/08
An edge Thomson scattering system for ITER is a diagnostic system which measures electron temperature and density at the peripheral region in the plasma (r/a 
0.85). Required measurement ranges for the electron temperature and density are 50 eV 
T
10 keV and 5
10
n 310
m
, respectively. The spatial and the temporal resolutions are 5 mm and 10 ms, respectively. A high-energy (5 J) and high repetition-rate (100 Hz) Q-switch Nd:YAG laser system is necessary to satisfy measurement requirements above. We have been developing the YAG laser system for ITER. We have developed a prototype high-power laser amplifier. Since the laser efficiency of solid-state laser is low in generally (
2%), heat removal from the amplifier is crucial. In the amplifier design, we carried out heat analysis to optimize the cooling design. To realize 5 J of output energy, more than 1.6 J of energy needs to be extracted from one laser rod. In the initial laser amplification test, the extracted energy was limited 1.4 J by a lateral depumping effect. We have changed a cooling flow tube for the laser rod made by borosilicate glass to samarium-doped glass in order to deplete an infrared light emission. The Sm-doped flow tube was successfully suppressed the lateral depumping, and consequently the extracted energy reached up to 1.76 J. We have obtained a prospect of the real laser amplifier production from the results.
劉 峭; 本間 俊充; 西巻 祐一郎*; 林 寛子*; 寺門 正人*; 田村 智志*
JAEA-Data/Code 2010-001, 57 Pages, 2010/03
JAEA-Data-Code-2010-001.pdf:16.81MB
原子力発電所などの工学施設のリスク評価モデルには、機器故障率などのモデル入力変数の不確実さが伝播することにより計算結果に不確実さが生じる。リスク評価結果の不確実さ及びその不確実さへの各入力変数の寄与度を評価するためのツールとして、モンテカルロ手法を用いたグローバル感度解析コードGSALabを開発した。本コードは、乱数発生部,不確実さ解析部,感度解析部で構成される。乱数発生部では、確率分布に従った乱数の生成機能を有する。不確実さ解析部では、モデル出力の平均値や分散などの統計量の計算、そして確率密度分布や累積分布の計算が可能である。感度解析部には、分散に基づく指標をはじめとして、複数のグローバル感度指標の計算機能を備えた。また、GSALabにGUI(グラフィカル・ユーザー・インタフェース)を組み込み、利便性を向上させている。本コードは、原子力発電所のリスク評価だけでなく、一般的な計算モデルに対する不確実さ解析・感度解析にも適用可能である。
近藤 貴; 林 利光; 河野 康則; 草間 義紀; 杉江 達夫
Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.S1111_1 - S1111_4, 2007/11
国際熱核融合実験炉(ITER)等の燃焼プラズマにおける核融合生成
粒子の診断は燃焼プラズマの実現にとって重要であるが、その効果的測定方法は確立されていない。そこで、炭酸ガス(CO
)レーザー(波長10.6
m)を用いた協同トムソン散乱(CTS)計測を開発している。CTS計測を実現させるために、高繰り返し横方向励起大気圧(TEA)炭酸ガスレーザーを開発した。CTS計測のために必要となる単一モード出力を得るために、不安定共振器を構成し、単一モードの種レーザーを入射した。現在までに15Hz周期で出力エネルギー17Jの単一モードレーザーを得た。これにより、ITERで必要となる出力20J,周期40Hzの炭酸ガスレーザーを実現できる見通しを得た。また、高繰返し周期に対応したデータ収集システムを開発した。これらを用いて、JT-60UトカマクにおいてCTS計測の原理実証実験を進めている。
laser近藤 貴; 河野 康則; 波多江 仰紀; 杉江 達夫; 林 利光; 草間 義紀
NIFS-PROC-68, p.126 - 129, 2007/09
燃焼プラズマの粒子計測を確立するために、協同トムソン散乱計測用の高パワー高繰返し周期の炭酸ガスレーザーを開発した。単一モードでパルスエネルギー17J,繰返し周期15Hzの出力を得ること成功した。この結果により、国際熱核融合実験炉(ITER)における粒子計測に必要とする20J,40Hzのレーザー出力を実現する見通しを得た。また、電気ノイズと迷光が受信システムの出力信号へ及ぼす影響を調べるために、JT-60U真空容器へレーザーを入射した。その結果、電気ノイズは以前に比べて大きく減少した。しかしながら、約30%のパルス出力には、多モード発振のために迷光が発生しており、さらなるレーザーの改善が必要であることが明らかになった。
laser collective Thomson scattering diagnostic of -particles in burning plasmas近藤 貴; 林 利光; 河野 康則; 草間 義紀; 杉江 達夫; 平田 真史*; 三浦 幸俊
Fusion Science and Technology, 51(2T), p.62 - 64, 2007/02
被引用回数：5 パーセンタイル：36.18(Nuclear Science & Technology)国際熱核融合実験炉(ITER)等の燃焼プラズマにおける核融合生成粒子の診断は、粒子のプラズマ加熱と不安定性の励起への寄与の理解に必要であり、燃焼プラズマの実現にとって重要である。しかしその有効な測定方法は確立されていない。そこで、二酸化炭素(CO)レーザー(波長10.6m)を用いた協同トムソン散乱(CTS)計測を開発している。COレーザーを用いたCTS計測は、レーザーのプラズマ中での屈折が小さく、プラズマ中のレーザー光の追跡が容易であるという特徴がある。CTS計測を実現させるために、高繰り返し横方向励起大気圧(TEA)炭酸ガスレーザーを開発した。CTS計測のために必要となる単一モード出力を得るために、不安定共振器を構成し、単一モードの種レーザーを入射した。これにより、10Hz周期で出力エネルギー10Jの単一モードレーザーを実現した。また、安定型共振器の構成では36Jの最大出力エネルギーが得られた。今後このレーザーを用いて、JT-60UトカマクにおいてCTS計測の原理実証試験を行う。また、CTS計測のタンデムミラー装置への応用について述べる。
近藤 貴; 林 利光; 河野 康則; 草間 義紀; 杉江 達夫
特定領域プラズマ燃焼のための先進計測News Letter, (5), P. 2, 2006/11
燃焼プラズマ中の閉じ込められたアルファ粒子の速度空間及び実空間での分布計測を目的として、協同トムソン散乱計測法を開発している。ITERのアルファ粒子計測のためには、出力20J、繰り返し周期40Hzの単一モード発振のパルス炭酸ガスレーザーの開発が鍵である。しかし、これまでに開発したレーザーは15J/0.5Hzと、要求される繰り返し周期に大きな開きがあった。そこで、国内メーカーのマーキング用炭酸ガスレーザー(出力3.5J、繰り返し周期20Hz、マルチモード発振)をもとにアルファ粒子計測用レーザーの開発を進めた。放電励起部を6連結し、さらに放電電圧を上げるなどで高出力化を行い、種レーザーを入射することで単一モード化を行った。現在までに、出力17J、繰返し周期15Hzの単一モードの炭酸ガスレーザー出力と、35Jの単一ショットの出力を達成した。これにより、アルファ粒子計測用炭酸ガスレーザーを実現する見通しを得ることができた。今後、レーザーの安定化と高出力化を行うとともに、JT-60Uプラズマを用いた原理実証実験を進めていく。
laser for collective Thomson scattering diagnostic of particles in burning plasmas近藤 貴; 林 利光; 河野 康則; 草間 義紀; 杉江 達夫; 三浦 幸俊; 小関 良治*; 河原 吉博*
Review of Scientific Instruments, 77(10), p.10E505_1 - 10E505_3, 2006/10
被引用回数：6 パーセンタイル：33.12(Instruments & Instrumentation)燃焼プラズマ中に閉じ込められた粒子の診断法を確立するために、パルス炭酸ガスレーザーを用いた協同トムソン散乱(CTS)計測法を開発している。国際熱核融合実験炉(ITER)では、閉じ込められた粒子の速度分布と空間分布の測定として、空間分解能をプラズマ小半径の1/10で、時間分解能を0.1sで計測することが要求されている。ITERの時間分解能の必要条件を満たし、S/N比を改善するために工業用レーザー(澁谷工業Co., Ltd (SEL4000))をもとに、新しいレーザー・システム(エネルギー10J以上,繰り返し10Hz)を開発した。レーザーは4mの長さの不安定共振器と、高繰返し運転のためにガスの熱交換器を有する放電電極部を持つ。この新しいレーザー・システムを用いてJT-60Uプラズマにて、CTS計測の原理実証実験を行う。
宮本 斉児; 林 伸彦; 大山 直幸; 竹永 秀信; 利光 晋一; 杉江 達夫; 草間 義紀; 芳野 隆治
no journal, ,
ITERの運転において、高閉じ込めモード(Hモード)から通常の閉じ込めモード(Lモード)への遷移(H-L遷移)は制御系に対する大きな外乱であり、このときのプラズマの挙動をモデル化することは運転シナリオ構築の重要な課題である。特に、中性粒子を含めたプラズマ粒子密度の挙動を取り入れた解析が求められている。プラズマ電流立ち下げシナリオでは、制御性を確保するためHモードを保ち、内部インダクタンスの低いプラズマで途中まで電流を立ち下げる。その後プラズマをLモードに遷移させて放電を停止させるが、H-L遷移に伴って放出されるプラズマ粒子は中性化されて、プラズマに戻っていく。このとき真空排気能力が低いとプラズマの放射崩壊を引き起こす可能性があるため、燃料供給/排気系まで含めたシミュレーションが必要である。これまでの研究では、周辺プラズマ及びダイバーターの影響を考慮していなかったが、ダイバーター板表面でのプラズマイオンの中性化と周辺プラズマ中での中性粒子のイオン化は、プラズマ粒子密度の挙動に大きな影響を及ぼす。発表では、トカマクシミュレーションコード(TSC)へ周辺プラズマとダイバータープラズマのモデルを組込み、中性粒子密度,プラズマ密度の挙動に与える影響について調べた結果について述べる。
宮本 斉児; 中村 幸治*; 利光 晋一; 杉江 達夫; 草間 義紀; 芳野 隆治; 林 伸彦; 大山 直幸; 竹永 秀信; 及川 聡洋*
no journal, ,
原子力機構ではトカマクシミュレーションコード(TSC)を使ったITERの運転シナリオ開発を行っている。TSCはプラズマの時間発展シミュレーションを行う数値コードであり、軸対称な円柱座標で磁気流体力学(MHD)方程式を解いている。これまでに、電子サイクロトロン加熱(ECH)/電流駆動(ECCD),中性粒子入射(NBI)加熱/電流駆動の(数値)モデルをTSCコードに組み込んできた。組み込んだECH/ECCDのモデルを用いて、ECによるプラズマ電流立ち上げ中の磁束抑制について解析し、ECによる電子加熱で磁束の抵抗による散逸が効果的に抑制されることを示した。また、最近著者らはITERサイズの装置においてH-L遷移がポロイダル磁場コイル制御系に及ぼす影響を調べるため、中性粒子の排気供給モデルの組み込みを進めている。TSCコードで用いる中性粒子モデルの開発計画についても発表を行う。
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.
近藤 貴; 林 利光; 河野 康則; 草間 義紀; 杉江 達夫
no journal, ,
燃焼プラズマにおける閉じ込められた粒子の診断は、燃焼プラズマの加熱及び不安定性等の物理現象の理解並びに燃焼制御のために重要である。しかし、国際熱核融合実験炉(ITER)においては、計測法は決定しておらず開発が急務である。そこで、協同トムソン散乱計測法の光源として使用する、大出力・高繰返しレーザーを、工業用の横方向励起大気圧炭酸ガスレーザーを元に開発した。励起部を6連結し不安定共振器を構成するとともに、絶縁を強化して放電電圧を高めた。この共振器に種レーザーを入射することにより、出力17J,周期15Hzのシングルモード出力を得た。これにより、ITERで使用可能な炭酸ガスレーザーを実現できる見通しが得られた。また、散乱スペクトルデータの収集系も新たに開発した。新レーザーの周期に対応したデータ収集系を短期間で構築するため、デジタルオシロスコープ単独で、データの収集,解析並びに保存を行った。製作した解析プログラムがオシロスコープで直接動作することにより収集システムが簡素化された。これらのレーザー及びデータ収集系を用いて、JT-60Uトカマクにおいて協同トムソン散乱計測の原理実証実験を進めている。
近藤 貴; 林 利光; 河野 康則; 草間 義紀; 杉江 達夫
no journal, ,
国際熱核融合実験炉(ITER)の燃焼プラズマにおいて、核融合反応で発生する粒子のプラズマ中の空間分布と速度分布計測は、燃焼プラズマの物理現象の理解と燃焼制御のために不可欠である。しかし決定的な計測法は未だなく、開発が必要とされていた。そこで、炭酸ガスレーザーを光源とした協同トムソン散乱計測によるアルファ粒子計測法の開発を進めてきた。(1)工業用レーザーをもとに大出力・高繰返しパルス炭酸ガスレーザーを開発し、出力エネルギー17J,繰り返し周期15Hzのシングルモード出力を実現し、ITERの粒子計測用レーザーを実現できる見通しが得られた。(2)遠赤外ヘテロダイン検出器とデータ収集システムを開発し、散乱スペクトル計測に必要となる広帯域の受信システムを構築した。(3)散乱周波数が同程度である、高速粒子と中性粒子ビーム入射による高速イオンを分離して計測する手法の提案とITERにおける計測システムの概念設計を行った。今後JT-60Uにおいて計測に最適化されたプラズマにレーザーを入射して実証実験を進める。また、ITERの粒子計測に必要となるレーザー性能を得るための改造設計を行う。
波多江 仰紀; 林 利光; 梶田 信*; 吉田 英次*; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*; 矢作 鎌一*; 信夫 克也*; 小野 武博; 草間 義紀
no journal, ,
ITERの周辺トムソン散乱計測装置では、プローブ光として、波長1064nm,エネルギー5J,パルス幅10ns,繰り返し率100HzのYAGレーザーが必要である。高平均出力レーザーで特に問題となるのは、レーザーロッドの熱レンズ効果による出力制限,熱複屈折効果による偏光解消によるビーム品質の低下,多段配置の高利得増幅器による寄生発振である。これらの問題を解決するために液体フレオン系化合物を媒質とする誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を利用したレーザーシステムを設計し、構成要素の試作と試験を開始した。LD励起の単一縦モードYAGレーザー発振器のビームは、シリンドリカルレンズ構成のビーム拡大器で楕円形にし、横2連セレーテッドアパーチャーで、ビーム分割とプロファイル整形後、各ビームは2台の増幅器に入る。増幅器を通過したビームは位相共役鏡で反射され、再度増幅器を通過し、ダブルパス増幅された後、各ビームは偏光器で取り出される。それぞれのビームは50Hz, 5Jで出力され、互い違いに出力することにより100Hz, 5Jを実現する。増幅器には直径14mm,長さ100mmのNd:YAGロッドが2本搭載される。それぞれのロッドは、2本のフラッシュランプで励起する。フラッシュランプに投入する電気エネルギーは、ロッド1本あたり100Jであり、50Hzで点灯させる。このような増幅器を試作し、性能試験を行った結果、ロッド1本から1.76J程度のエネルギーを引き出せ、要求性能を達成できる見通しを得た。
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; 近藤 貴; 石川 正男; 波多江 仰紀; 谷塚 英一; 今澤 良太; 小川 宏明; 杉江 達夫; 竹内 正樹; 佐藤 和義; et al.
no journal, ,
ITER計画において日本が調達する6つの計測装置の開発について進展を報告する。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:MIケーブルの真空フィードスルー部の試作を行い、真空リーク量はITERの要求を満足することを確認した。(2)周辺トムソン散乱計測装置:真空容器内のレーザービームダンプ及びポートプラグ内光学機器の設計を進めるとともに、電子温度の非等方性を診断するための新しい測定法を提案した。(3)ポロイダル偏光計:プラズマ立ち上げ時及びプラズマ燃焼時における電流分布計測精度を評価し、ITERの計測要求を満足するために必要な偏光計測精度を明らかにした。(4)ダイバータ不純物モニター:水平ポート光学系について、出射瞳径を大きくするとともに、耐放射線性の高い色消しレンズを採用した設計を行い、期待できる検出光量を従来より16倍増加させた。(5)ダイバータ熱電対:外側ダイバータターゲット側面への熱電対の固定方法に関する試作試験を開始した。(6)ダイバータIRサーモグラフィー:観測ポートが、従来のダイバータポートから水平ポートに変更されることに対応し、解決すべき課題の整理を行うとともに、概念設計を開始した。
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。
波多江 仰紀; 谷塚 英一; 林 利光; 梶田 信*; 吉田 英次*; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*; 信夫 克也*; 矢作 鎌一*; 竹松 浩之*; et al.
no journal, ,
国際熱核融合実験炉ITERの周辺トムソン散乱計測装置の主要構成機器である高出力YAGレーザーの開発の現状について報告する。5mmの空間分解能と10msの時間分解能を達成するためには、高い出力エネルギー(5J)かつ高繰り返し(100Hz)のQスイッチNd:YAGレーザーが必要となる。この条件の下、レーザー装置の各光学機器の設計・製作を行い、原型レーザーの組み立てを完了した。組み立て後の初期性能試験では、100Hzの繰り返しで2Jのレーザーエネルギーを得た。しかし、寄生発振によりレーザーの高出力化が制限されることがわかった。増幅列に透過率約40%の減光フィルターを挿入したところ、寄生発振が抑制できることを確認した。そこで、寄生発振対策として高光強度で透明になる可飽和吸収体(Cr
:YAGセラミックス)を増幅列に設置して、寄生発振を抑制し、高出力化調整を行う予定である。
波多江 仰紀; 谷塚 英一; 林 利光; 小野 武博; 草間 義紀
no journal, ,
Two topics from recent progress for the edge Thomson scattering system in ITER is presented: (1) Conceptual design of laser beam injection and collection optics, (2) Trial production of a high power YAG laser system. For the first topic, optical design of laser injection and collection optics has been carried out. One solution of optical configuration for laser injection and collection optics has been found, satisfying measurement requirements (spatial resolution 5 mm at 
0.85 with accuracy 10% for 
and 5% for 
at 310
m). Regarding the second topic, the prototype YAG laser has been assembled and 2 J/100 Hz has been achieved as a first step.
