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狩野 恒一*; 萩原 聡*; 五十嵐 誉廣; 大谷 実*
Electrochimica Acta, 377, p.138121_1 - 138121_10, 2021/05
被引用回数：17 パーセンタイル：71.29(Electrochemistry)参照相互作用サイトモデル+密度汎関数理論(ESM-RISM-DFT)を用いて、酸性条件下でのAl電極/NaCl水溶液界面での腐食電位の解析を行った。カソードおよびアノード反応の電極電位を電子化学ポテンシャルを変数とするグランドポテンシャルから取得し、ターフェル外挿法を使用して腐食電位を取得した。腐食電位の結果は、実験データと一致した。溶液のpHを制御することにより得られた腐食電位のpH依存性は、実験結果とよく一致した。ESM-RISM-DFTによって酸性溶液の環境への影響が適切に表現され、腐食電位が正確に決定された。ESM-RISM-DFTを用いることで、さまざまな反応の腐食電位が計算できることが示唆される。
味村 周平*; Bezerra, T. J. C.*; Chauveau, E.*; Enomoto, T.*; 古田 久敬*; 原田 正英; 長谷川 勝一; Hiraiwa, T.*; 五十嵐 洋一*; 岩井 瑛人*; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2015(6), p.063C01_1 - 063C01_19, 2015/06
被引用回数：6 パーセンタイル：45.25(Physics, Multidisciplinary)J-PARC E56実験は物質・生命科学実験施設においてステライルニュートリノを探索する実験である。実験の妥当性を検証するために、われわれはMLF 3Fにバックグランドイベント用検出器を設置し、測定を行った。この検出器は500Kgのプラスチックシンチレータから構成されている。陽子ビーム入射によって
線と中性子が生成され、宇宙線起源の線なども検出された。これらの結果について報告する。
小林 貴之; 諫山 明彦; Fasel, D.*; 横倉 賢治; 下野 貢; 長谷川 浩一; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 寺門 正之; 平内 慎一; et al.
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9, p.363 - 368, 2010/08
JT-60 ECRF装置のパルス幅(5秒)を伸ばすための改良がJT-60SA(100秒)へ向けて必要である。欧州により電源が新規に設計,製作及び設置される。また、新たに設計したモード変換器を備えた改良型ジャイロトロンの調整運転を開始した。本モード変換器によって、ジャイロトロン内での回折損失による内部機器への熱入力が低減され、1MWの長パルス発振が期待できる。JT-60Uで実証されたヒータ電流やアノード電圧をプレプログラム/フィードバック制御する手法が、発振中のカソード冷却によるビーム電流の減少対策として重要と考えられる。伝送系については、真空排気した伝送路により1系統あたり1MWの伝送が可能である。一方、結合系については真空容器内機器のメンテナンスが困難であることから、真空容器内での冷却水リークや駆動機構のトラブルのリスクを低減するために直線駆動アンテナ手法が提案され、詳細な設計及び低電力試験を開始した。
小林 貴之; 寺門 正之; 佐藤 文明; 横倉 賢治; 下野 貢; 長谷川 浩一; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 平内 慎一; 五十嵐 浩一; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 4, p.037_1 - 037_10, 2009/08
電子サイクロトロン加熱電流駆動は高効率電子加熱と、新古典ティアリングモード(NTM)抑制において重要な核融合プラズマ制御手法である。近年、JT-60Uの電子サイクロトロン波加熱電流駆動装置において、高出力ジャイロトロン開発と出力変調技術開発に成功した。1.5MW, 1秒間の安定な発振が2007年に初めて実証された。空胴及びコレクターの温度上昇の評価を行い、1.5MWでのパルス幅伸張が、110GHzジャイロトロン改造管により可能である見通しを得た。加えて、NTMに同期した0.8MW, 5kHzの出力変調ECCDを実施した。NTM同期装置が期待どおりに動作し、JT-60UでのNTM抑制実験において重要な役割を果たした。これらの開発結果により、近い将来の電子サイクロトロン波加熱電流駆動装置において、性能を向上させるための開発に重要な知見が得られた。
森山 伸一; 小林 貴之; 諫山 明彦; 寺門 正之; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 横倉 賢治; 下野 貢; 長谷川 浩一; 平内 慎一; et al.
Nuclear Fusion, 49(8), p.085001_1 - 085001_7, 2009/07
被引用回数：21 パーセンタイル：61.72(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60U電子サイクロトロン周波数帯(ECRF)装置のジャイロトロンにおいて、1.5MW, 1秒間(110GHz)の出力が得られた。これは1秒以上のパルス幅では世界最高値である。熱応力の観点で注意深く設計された共振器,ミラー駆動ベローズのRFシールド,誘電損失の小さいセラミックを用いたDCブレークがこの出力を可能にした。一方、5kHzという高い周波数でパワー変調を行うことに成功しJT-60Uの新古典テアリングモード(NTM)抑制実験の成果につながった。ジャイロトロンのカソードヒーターパワーとアノード電流の実時間制御によって0.4MW, 30秒の長パルス入射をデモンストレーションし、伝送系部品の温度上昇を測定するとともにその健全性を確認し、さらなる長パルス入射の見通しを得た。また、4本のジャイロトロンを同時に発振させ2.9MW, 5秒の高パワー入射を行って、高いシステム総合性能を示すことができた。信頼性の高い長パルス対応水冷式アンテナとして、革新的な直線駆動ミラーを用いる方式を設計した。ビームプロファイルと機械強度を評価する計算を行って実現可能性を確証した。
横倉 賢治; 下野 貢; 長谷川 浩一; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 寺門 正之; 平内 慎一; 五十嵐 浩一; 佐藤 文明; 和田 健次; et al.
JAEA-Technology 2008-065, 98 Pages, 2008/10
JAEA-Technology-2008-065.pdf:38.83MB
本報告は、大型トカマク実験装置JT-60Uの次期装置として計画されているJT-60SAの建設に先立って必要な、JT-60高周波加熱装置大電力増幅設備及び電源設備等の解体について検討した結果をまとめたものである。RF増幅室I,RF増幅室II,RF増幅室III,加熱電源棟,トランスヤード,一次冷却棟,加熱ポンプ室,ドライエリアを含むJT-60実験棟地下設備,JT-60実験棟屋上に至る広い範囲での設備解体について検討を行い、その(1)対象機器,(2)作業内容と内訳,(3)物量の推定,(4)解体の手順方法と留意事項についてまとめた。
森山 伸一; 小林 貴之; 諫山 明彦; 寺門 正之; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 横倉 賢治; 下野 貢; 長谷川 浩一; 平内 慎一; et al.
Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10
JT-60Uの電子サイクロトロン周波数帯(ECRF)加熱電流駆動装置のジャイロトロン開発において、1.5MW,1秒間(110GHz)の出力を得ることに成功した。これは1秒以上のパルス幅では世界最高値である。熱応力の観点で注意深く設計された共振器,ミラー駆動ベローズのRFシールド,誘電損失の小さいセラミックを用いたDCブレークがこの出力を可能にした。一方、5kHzという高い周波数でパワー変調を行うことに成功しJT-60Uの新古典テアリングモード(NTM)抑制実験の成果につながった。ジャイロトロンのカソードヒーターパワーとアノード電圧の実時間制御によって0.4MW,30秒の長パルス入射をデモンストレーションし、伝送系部品の温度上昇を測定するとともにその健全性を確認し、さらなる長パルス入射の見通しを得た。また、4本のジャイロトロンを同時に発振させ2.9MW,5秒の高パワー入射を行って、高いシステム総合性能を示すことができた。信頼性の高い長パルス対応水冷式アンテナとして、革新的な直線駆動ミラーを用いる方式を設計した。ビームプロファイルと機械強度を評価する計算を行って実現可能性を確証した。
横倉 賢治; 下野 貢; 鈴木 貞明; 澤畠 正之; 五十嵐 浩一; 和田 健次; 森山 伸一
JAEA-Technology 2008-058, 103 Pages, 2008/08
JAEA-Technology-2008-058.pdf:33.88MB
本報告は、大型トカマク実験装置JT-60Uの次期装置であるJT-60SAの建設に伴う、JT-60U高周波加熱装置の解体作業のうちJT-60本体室内の解体作業について検討した結果をまとめたものである。同作業においてはトリチウム汚染物や中性子による放射化物を取り扱う必要があるため、作業安全管理に十分配慮して検討を行い、(1)作業対象,(2)作業内容,(3)物量の推定,(4)解体手順方法のそれぞれについてまとめた。
寺門 正之; 下野 貢; 澤畠 正之; 篠崎 信一; 五十嵐 浩一; 佐藤 文明; 和田 健次; 関 正美; 森山 伸一
JAEA-Technology 2007-053, 28 Pages, 2007/09
JAEA-Technology-2007-053.pdf:4.3MB
臨界プラズマ試験装置(JT-60U)では、プラズマの熱伝導率を測定し閉じ込め性能を調べるため、電子サイクロトロン加熱(ECH)装置の高周波出力を数十Hzから数百Hz程度に変調し、プラズマ中へパルス的に入射している。JT-60UのECH装置の高周波出力変調は、高周波源であるジャイロトロンのアノード電圧を制御することによりジャイロトロンの主電源である特高電力を遮断することなく出力を変調させるもので、変調周波数が12.2Hz
500Hzにおいて変調度が約80%の出力変調運転を行っている。しかし、今後予定されているJT-60 Super Advanced (JT-60SA)計画において、電磁流体力学(MHD)的不安定性である新古典的テアリングモード(NTM)を抑制するための手法として、その周波数に合わせて変調入射する必要性が生ずる。そこで、ジャイロトロンの高周波出力を数kHz程度に変調する技術の検証を行った結果、周波数3.5kHzで変調度が84%の発振変調に成功した。実用レベルのパルス幅としては、3.0kHzまでの発振変調が可能である。次のステップとして、アノード分圧器基板の素子をより高速なものと交換して、さらに変調周波数を上げる試験を計画している。
高橋 正己*; 関 正美; 下野 貢; 寺門 正之; 五十嵐 浩一*; 石井 和宏*; 春日井 敦
JAERI-Tech 2003-080, 27 Pages, 2003/11
JAERI-Tech-2003-080.pdf:3.11MB
JT-60Uでは、局所的な加熱・電流駆動によるプラズマの安定性改善や予備電離の実験を行うことを目的として、電子サイクロトロン加熱(ECH)装置を導入してきた。JT-60UのECH装置は、動作周波数110GHz・高周波出力約1MWの発振管(ジャイロトロン)4基を持ち、2基の可動ミラー型アンテナを使用してJT-60Uプラズマへ入射するシステムである。110GHzを含む極めて高い周波数のミリ波帯での高出力発振は10年前まではなく、近年ITER用に開発されてきたジャイロトロンで初めて実現された。そのため、ジャイロトロンの運転にはさまざまな調整が必要である。ヒーターエージング後に、磁場調整,アノード電圧調整により1MWの発振条件を見つけ、その後、パルス幅を伸ばすエージングを行い、秒オーダーの運転を実現した。さらに、高出力,長パルスで安定な運転を行うため、ジャイロトロン管内で発生する不要高周波を吸収するRF吸収体を内蔵する改良を行った。その結果、1MW-5秒の設計目標を達成するとともに、4基のジャイロトロンでプラズマに約10MJの世界最高のミリ波エネルギーを入射できた。
石井 和宏*; 関 正美; 下野 貢; 寺門 正之; 五十嵐 浩一*; 高橋 正己*
JAERI-Tech 2003-079, 22 Pages, 2003/10
JAERI-Tech-2003-079.pdf:3.01MB
JT-60Uでは、定常化運転を目指した開発研究の一つとして、低域混成波帯(LHRF)の高周波を用いた電流駆動の研究を行っている。その研究において、装置技術的課題は、LHRF加熱装置の重要な機器である大電力LHRFアンテナの開発である。LHRFアンテナは、効率的に高周波をプラズマに入射するために、プラズマから近い位置に置かれている。そのためLHRFアンテナは常にプラズマからの熱にさらされ、また大電力高周波の入射が要請されるため、先端部におけるプラズマからの熱負荷による溶融や高周波放電による溶融・変形が問題となっていた。その結果、プラズマへの入射パワーは徐々に減少してきた。この対策として、LHRFアンテナのエージングを行って、耐高周波電界性能の向上を図った。また、赤外線カメラによるLHRFアンテナの温度監視,LHRFアンテナ位置の調整,入射パワーを断続的に変調する電流駆動法の開発、そしてアークセンサによる高周波放電を検知して、LHRFアンテナ先端部の損傷を防止する保護対策を実施してきた。
下野 貢; 関 正美; 寺門 正之; 五十嵐 浩一*; 石井 和宏*; 高橋 正己*; 篠崎 信一; 平内 慎一; 佐藤 文明*; 安納 勝人
JAERI-Tech 2003-075, 29 Pages, 2003/09
JAERI-Tech-2003-075.pdf:4.62MB
第一壁洗浄に有効な電子サイクロトロン共鳴(ECR)放電洗浄(DC)をJT-60Uで実証するために、高周波源としてJT-60U低域混成波(LHRF)加熱装置用クライストロンの低出力・長パルス試験を行った。LHRF加熱装置用クライストロンは、2GHz帯で単管当たり1MW-10秒出力性能を持つが、長パルス運転のために動作条件を変更しなければならない。そのために、まず電源性能から長パルス運転が可能となるビーム電流を評価した。この結果、ビーム電圧72kV,ビーム電流4.4Aにおいて電源は定常運転が可能であることが判明した。このビーム電圧及び電流において空洞共振器を調整した結果、クライストロン出力40kWを得た。さらに、出力40kWレベルで模擬負荷を用いて60秒の長パルス試験を行い、クライストロンのコレクター温度が約20秒で120
Cの飽和温度になり、コレクター冷却性能から定常運転が可能と判断した。JT-60UでのECR-DC実験では、約30kW-45分の運転に成功した。
寺門 正之; 関 正美; 下野 貢; 五十嵐 浩一*; 満仲 義加*; 諫山 明彦; 安納 勝人; 池田 佳隆
JAERI-Tech 2003-053, 25 Pages, 2003/06
JAERI-Tech-2003-053.pdf:3.23MB
臨界プラズマ試験装置(JT-60U)では、電子サイクロトロン加熱(ECH)装置を用いて、局所的にプラズマを加熱あるいは電流駆動しプラズマの性能向上実験を実施している。また、プラズマの熱伝導率を測定し閉じ込め性能を調べるため、ECH装置の高周波源であるジャイロトロンの高周波出力を数十から数百Hz程度に変調し、プラズマ中へパルス的に入射している。JT-60Uでは、ジャイロトロンのアノード電圧を制御することで高周波出力の変調運転に成功した。アノード電圧を約10%変化させることで、変調度が約80%の出力変調運転を行うことができる。変調周波数は、12.2Hz~500Hzである。なお、出力変調運転中に主モードの発振効率が低下することにより放射器が加熱される。この原因は、放射器入口部における寄生発振と推測される。しかし、放射器の温度を監視することでジャイロトロンを保護することができる。
五十嵐 浩一*; 関 正美; 下野 貢; 寺門 正之; 石井 和宏*; 高橋 正己*
JAERI-Tech 2003-030, 40 Pages, 2003/03
JAERI-Tech-2003-030.pdf:5.83MB
JT-60Uにおける電子サイクロトロン加熱(ECH)装置は、局所加熱あるいは電流駆動をすることが可能であり、動作周波数110GHzにおいて、出力約1MW,最大パルス幅5秒を出力するジャイロトロン4基を用いる。電子サイクロトロン波によるジャイロトロンが110GHzの高周波を発振するために必要な超伝導コイル(以降SCMと記す)は、ジャイロトロン内部のキャビティ付近に最大4.5Tの強磁場を発生する。この超伝導コイルの特徴は、4Kヘリウム冷凍機をコイルに搭載することによって、液体窒素を全く使用することなく運転することが可能であり、メンテナンス性が非常に優れていることである。ジャイロトロン用超伝導コイルを高出力・長パルスの環境で長期間継続運転した経験の報告は、これまであまりなく、大変貴重である。ジャイロトロン用超伝導コイルの運転経験から、ECH装置の運転における以下のような重要な知見を得た。4Kヘリウム冷凍機の交換時期の推定方法を試案して、ECH装置の順調な運転に寄与した。さらに、4Kヘリウム冷凍機停止が、150時間以下の場合には再起動後200時間程度以内でSCMの温度が通電可能温度(5.0K以下)まで到達することを実証できた。
寺門 正之; 下野 貢; 五十嵐 浩一*; 高橋 正己*; 石井 和宏*; 関 正美
平成14年度東京大学総合技術研究会技術報告集, 3 Pages, 2003/03
JT-60電子サイクロトロン加熱(ECH)装置は、周波数110GHz,出力約1MWの大電力電子管(ジャイロトロン)を使用した発振器を4系統有している。ECH装置は、局所的な加熱・電流駆動によるプラズマの安定性改善や予備電離の実験に使用されている。現在使用しているジャイロトロンは3電極を持ち、ビーム加速電源から分圧されたアノード電圧を変調することで、その発振パワーを可変できる。すなわち、アノード電圧を分圧するために使用しているツェナーダイオードの数を制御することによって、数十数百Hzで変調制御できるようにした。これにより、ジャイロトロンの出力を変調できる運転を実現した。
下野 貢; 関 正美; 寺門 正之; 五十嵐 浩一*; 石井 和宏*; 梶原 健; 安納 勝人
NIFS-MEMO-36, p.382 - 385, 2002/06
臨界プラズマ試験装置(JT-60)では、局所的な加熱・電流駆動によるプラズマの安定性改善や予備電離の実験を行うため、平成10年度から電子サイクロトロン加熱装置(ECH)を導入してきた。JT-60 ECHは、周波数110GHzで高周波出力1MWの発振管(ジャイロトロン)を4本持ち、内径31.75mmのコルゲート導波管約60mにて高周波電力を伝送して、入射角度を変えられるミラー型のアンテナ(2基)からJT-60 プラズマへ入射するシステムである。電源の最適化やジャイロトロンの改良、伝送系の敷設精度の改善を実施して、2.8MW-3.6s(-10MJ)の世界最高レベルの入射を実現できた。本研究会では、ECHの運転おいて発生した問題(ノイズよる誤動作等)とその対策、ジャイロトロン寄生発振の抑制による長パルス時のビーム電流安定化と準定常運転化、さらに、モニター系の充実によって運転の省力化を試みたことなどを述べる。また、今後の課題についても報告する。
菊田 惺志*; 依田 芳卓*; 小山 一郎*; 清水 達夫*; 五十嵐 博*; 泉 弘一*; 国宗 依信*; 瀬戸 誠*; 三井 隆也; 原見 太幹; et al.
X-Ray and Inner Shell-Processes (AIP Conference Proceedings 389), p.351 - 365, 1997/01
本論文では、我々のグループで最近行われた核共鳴散乱の応用実験に関して、以下のような実験成果が報告される。(1)放射光による
Dy、
Euの核励起後の集団的崩壊を内部転換過程で生じるL-X線の時間遅れを検出することで観測した。(2)集団励起後、反強磁性体
FeBO
単結晶中の原子の内部磁場を1nsで高速反転させた時の核共鳴前方散乱の時間スペクトルを観測した。(3)反強磁性体FeBOに放射光パルスに同期をとったrf磁場(f=2.38MHz)を印加した時の核共鳴前方散乱の時間スペクトルを観測した。(4)核共鳴非弾性散乱の応用として、300K、150Kにおける
Feフォイルのフォノンエネルギースペクトルの測定を行った。また、300K、373Kでの磁性流体中のFe微粒子の非弾性メスバウアースペクトルも観測された。(5)FeBO(333)(855)の同時反射が起きた時の核ブラッグ散乱特性が調べられた。(6)トリスタン(MR)からの干渉性の良いX線を利用し、X線領域での二光子相関実験が行われた。
森山 伸一; 横倉 賢治; 長谷川 浩一; 鈴木 貞明; 平内 慎一; 石井 和宏; 佐藤 文明; 谷 孝志; 五十嵐 浩一; 下野 貢; et al.
no journal, ,
電子サイクロトロン加熱(ECH)装置で用いるミリ波帯の方向性結合器は導波管内の不要モードや偏波に 敏感に反応して結合度等が変化するために適用範囲の広いパワー計測法とは言えない。この問題を解決するため、JT-60本体とECH装置導波管の真空を隔て、ミリ波を透過する窓として使用しているCVDダイアモンドディスクが、誘電正接によって発熱することを利用してパワーを測定する新しい手法の開発を行っている。ミリ波はHE11モードで伝送されるため、パワー密度が大きいディスク中心部にピークした発熱分布となる。しかしダイアモンドの熱伝導率が非常に高い(2kW/mK)ことを利用して、温度測定の可能なディスク端の温度変化から準実時間でパワーを見積もることを目指している。ディスクの発熱分布と熱伝導に関するモデル計算を行って、ディスク端温度の時間変化率を予想し、この変化率から求めたパワー波形より、測定の応答時間を0.2秒程度にできること明らかにした。これにより、時間応答性の高い極細熱電対を用いることにより、JT-60への実入射パワーを準実時間で測定できる見通しが得られた。
澤畠 正之; 下野 貢; 篠崎 信一; 寺門 正之; 五十嵐 浩一; 高橋 正己; 関 正美
no journal, ,
トカマク型装置では、核融合反応を効率よく起こすためにプラズマを数億度の超高温まで加熱し、プラズマに10MA程度の大電流を流すとともに、その径方向分布を制御して、プラズマを安定に保持しなければならない。その方法のひとつに電子サイクロトロン加熱(ECH)装置を用いた加熱・電流駆動がある。臨界プラズマ試験装置(JT-60U)では、高周波による局所的な加熱・電流駆動によるプラズマの安定性改善や予備電離の実験を行うため、平成10年度からECH装置を導入してきた。JT-60Uでは、実験の進展によりさらなる大電力が求められ、出力パワーの定格値1MWを超える1.3MW以上で3秒を目指し数個の発振パラメータを調整し、1.5秒の発振を達成した。また、プラズマの長時間維持等を目指した最大65秒間放電において、電流立上げ,電流分布制御,電子加熱に対応するため、ECH装置の長パルス入射も必要とされた。そのため出力パワーを0.5MW/ユニット以下に抑え、装置建設時の定格である5秒間(1MW/ユニット)を大きく上回る、15秒/ユニットの発振調整に成功した。
藤井 常幸; 関 正美; 森山 伸一; 寺門 正之; 鈴木 貞明; 篠崎 信一; 澤畠 正之; 平内 慎一; 五十嵐 浩一; 下野 貢
no journal, ,
局所的電子加熱あるいは電流駆動ができる電子サイクロトロン加熱(ECH)装置は、高性能プラズマの生成,維持に不可欠と考えられ、JT-60Uでは周波数110GHz,発振出力4MW(大電力ジャイロトロン4基使用)の世界最大級のECH装置を開発した。実験の進展に伴い、パルス幅の伸長,出力の増大が要求され、ECH装置の性能を決めている大電力ジャイロトロンの長パルス化及び高出力化の技術開発を行っている。長パルス化では、定格の5秒(出力1MW/ジャイロトロン)から出力0.5MWで当面の目標値20秒を目指して、ヒータ入力制御の改良に加えて新たにアノード電圧制御を開発した。これらを用いてこれまでにパルス幅を17秒にまで伸長した。一方、高出力化では1.3-1.5MWで3秒を目指して、ビーム電流を約1.3倍に増加させ、ビーム加速電圧,アノード電圧等の発振条件の適値を探求している。これまでに1.3MWで1.5秒を得ており、これをもとに発振条件の最適化を図ってのさらなるパルス幅の伸長に挑戦している。
