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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：3 パーセンタイル：15.62(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：53.84(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：35.93(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：33.01(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。
波多江 仰紀; 梶田 信*; 林 利光; 吉田 英次*; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*; 海老沢 克之*; 草間 義紀
no journal, ,
ITERの周辺トムソン散乱計測装置はプラズマ周辺部(r/a0.9)の電子温度・密度分布を計測する装置である。目標とする測定性能は、電子温度測定範囲0.0510keV,電子密度測定範囲510310m,測定周期10ms,空間分解能5mmである。この計測装置は日本が調達する予定であり、設計検討及び構成要素の試作試験を進めている。(1)計測用レーザーシステム: 計測用レーザーは、波長1064nm,エネルギー5J,繰り返し周波数100Hzの性能が要求される。この性能を達成するために、発振器1台(20mJ, 100Hz),増幅器4台を持つレーザーシステムの設計を行った。増幅器を試作し、初期試験を行った結果、ロッド1本あたりの正味抽出エネルギーは1.4Jとなり、目標値の9割に迫る性能であることを確認した。(2)ポリクロメーター: ポリクロメーターの設計は電子温度の測定性能に直接結び付く。アニーリング法を用い、分光に用いる干渉フィルターの数と波長分割の最適設計を行った。(3)ポートプラグ内機器配置検討: 上側ポート#11に設置するポートプラグ内機器の配置検討を行った。ポートプラグ内には、集光光学系,レーザー入射光学系,シャッター,放射線遮蔽及びそれらの支持構造と冷却系が組み込まれる。
近藤 貴; 林 利光; 河野 康則; 草間 義紀; 杉江 達夫; 三浦 幸俊
no journal, ,
燃焼プラズマの物理特性を把握するためにはプラズマに閉じ込められたアルファ粒子の速度分布と空間分布の計測が不可欠であるが、その計測法は未だ確立されていない。協同トムソン散乱法は、プラズマ中のイオンの動きを反映した電子の集団運動によるレーザー光やマイクロ波の散乱スペクトルを測定することにより、イオンの速度分布と空間分布を測定するものである。アルファ粒子計測法の実証のため、炭酸ガスレーザーを用いた協同トムソン散乱法の開発を進めている。その主要開発要素は光源である炭酸ガスレーザーである。マルチモード発振の安定共振型工業用レーザー(澁谷工業SEL4000,出力3.5J,周期20Hz)を元に、共振器の励起部を6連結して不安定共振器を構成することにより、シングルモード発振の高出力レーザー(周期10Hz)の開発を行い、10J以上の出力を目指している。また、炭酸ガスレーザーを用いた協同トムソン散乱計測は、散乱角が0.5度と小さいために、空間分解能が1m程度になる。そこで、ITERへ適用する場合の空間分解能の向上手法について検討を行った。サイクロトロン運動を取り入れたレーザーの散乱スペクトル計算を行い、磁力線方向に対するレーザーの入射角度を最適化することにより、散乱角が約0.75度で低域混成共鳴による強い散乱強度が得られることを示した。この測定と従来の散乱角0.5度の測定を同時に行うことで、より詳細な粒子分布(空間分解能0.5-0.6m)が得られることが明らかになった。新型レーザーによるJT-60プラズマを用いた実証実験は2006年4月に開始する。
laser for collective Thomson scattering diagnostics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)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10.6m)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計測はプラズマ中の屈折が小さく、プラズマ中のビーム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。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。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実現に見通しを得ることができた。この開発したレーザーを用いて、JT-60UトカマクにおいてCTS計測の原理実証実験を進めている。
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; 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; 岩前 敦; 小川 宏明; 杉江 達夫; 波多江 仰紀; 谷塚 英一; 近藤 貴; 石川 正男; 佐藤 和義; 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、ダイバータ不純物モニターについて得られた以下の成果を中心に報告する。(1)空間分解能の向上を目的として、従来の観測視線とは異なる方向からの観測視線の追加を検討し、コンピュータトモグラフィーを用いたモデル計算によりその効果を確認した。(2)大きな迷光の原因となることが懸念されているタングステン(ダイバータの材料)での反射について、タングステンの表面をサンドブラスト加工することで、観測波長域(紫外から可視)における反射率を加工前の約20%から約0.5%まで低減できることを示した。その他、マイクロフィッションチェンバー,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; 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。
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。
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.
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.
波多江 仰紀; 谷塚 英一; 林 利光; 吉田 英次*; 竹松 浩之*; 小野 武博; 草間 義紀; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*
no journal, ,
(50eV 10keV)と電子密度(510 m 310 m)の分布を測定することが要求されている。この要求を満たすために、周辺トムソン散乱計測装置の設計と構成要素の試作開発を進めている。本発表では、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レーザーの開発状況について報告する。当該計測装置では、高い出力エネルギー(5J)かつ高い繰り返し(100Hz)のQスイッチNd:YAGレーザーが必要となる。このレーザー装置の開発のため、構成機器の設計・製作を行い、組み立てを完了した。組み立て後の初期調整では、100Hzの繰り返しで、エネルギー2Jを得た。初期調整でわかった課題は、寄生発振によりレーザーの高出力化が制限されることである。増幅列に透過率約40%のNDフィルターを挿入したところ、最大励起でも寄生発振が確認されなかったため、可飽和吸収体を利用し寄生発振を抑制する計画である。また、寄生発振抑制の補助対策として、イメージリレー用真空セル内へのアパーチャーの設置、1064nmの光を吸収するフラッシュランプ用Sm添加フローチューブの設置、さらに、イメージリレー光学系の最適化によるビームプロファイルの改善も行い、これらの対策により、最終目標である5Jの出力を目指して高出力化調整を進めている。
