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河野 康則; 秋山 毅志*; 石川 正男; 磯部 光孝*; 伊丹 潔; 江尻 晶*; Peterson, B.*
プラズマ・核融合学会誌, 92(2), P. 145, 2016/02
ITPA(国際トカマク物理活動)計測トピカルグループは、ITERの計測・制御に関する最重要課題及び今後実施すべき研究開発について議論・検討を行うグループであり、その第29回会合が、平成27年11月2日-6日の日程でITER機構(フランス)において開催された。主な報告・議論の内容を以下に記す。(1)最重要課題への取り組み状況:「壁反射光の影響評価」については、可視・近赤外域の光学計測への影響評価及び緩和手法について集中的に討議を行い、解決に向けた見通しを得るとともに、今後共同実験にて評価モデルの検証を進める方針とした。「プラズマ対向第一ミラーの寿命評価」については、RF放電を用いたクリーニング技術について、不純物堆積とクリーニングを繰り返した場合でも単結晶金属ミラーでは問題が無いとの実験結果が報告された。(2)ITPA共同実験の実施状況:「プラズマ対向第一ミラーの環境試験」、「損失アルファ粒子計測のための放射化プローブの環境試験」、「X線結晶イメージング分光計測と荷電交換再結合分光計測との比較実験」及び「新方式の動的シュタルク分光計測の検証実験」等について、それぞれ進展が報告されるとともに2016年の計画について検討が行われた。次回会合は、平成28年6月に、ノボシビルスク(ロシア)にて開催することとなった。
河野 康則; 秋山 毅志*; 石川 正男; 磯部 光孝*; 伊丹 潔; 江尻 晶*; Peterson, B.*
プラズマ・核融合学会誌, 91(8), P. 565, 2015/08
ITPA(国際トカマク物理活動)計測トピカルグループは、ITERの計測・制御に関する最重要課題及び今後実施すべき研究開発について議論・検討を行うグループであり、その第28回会合が、平成27年5月19日-22日の日程で核融合科学研究所(土岐市)において開催された。主な報告・議論の内容を以下に記す。(1)最重要課題への取り組み状況:「プラズマ対向第一ミラーの寿命評価」については、RF放電を用いたクリーニング技術について、ITERでは60MHzのRF放電を採用予定であり(従来は13.8MHz)、今後の開発の必要性が認識された。「損失アルファ粒子計測の検討」については、ITER機構での取り組み状況が報告され、従来の可視/赤外イメージ計測に加え、可動プローブ計測を検討していることが報告された。(2)日本における計測開発の進展: ITER, JT-60SA, LHD, GAMMA10/PDX等における計測開発の現状について広範な報告及び活発な議論が行われ、それぞれ着実に進展していることが認識された。次回会合は、平成27年11月に、ITER機構にて開催することとなった。
河野 康則; 秋山 毅志*; 石川 正男; 磯部 光孝*; 伊丹 潔; 江尻 晶*; Peterson, B. J.*
プラズマ・核融合学会誌, 91(1), P. 76, 2015/01
ITPA(国際トカマク物理活動)計測トピカルグループは、ITERの計測・制御に関する最重要課題及び今後実施すべき研究開発について議論・検討を行うグループであり、その第27回会合が、平成26年11月3日-7日の日程でフランスのITER機構において開催された。主な報告・議論の内容を以下に記す。(1)最重要課題への取り組み状況: 「プラズマ対向第一ミラーの寿命評価」については、磁場環境下(3.5T)においても、RF放電(13.56MHz)を用いたミラークリーニングが有効であることが報告された。「壁反射光の光学計測への影響評価」については、JETでの高分解能分光計測実験において、測定対象であるスクレイプオフ層でのバルマーアルファ線発光成分と背景光である壁反射光成分との分離に成功したことが報告された。(2)日本における計測開発の進展: 原子力機構におけるITERマイクロフィッションチェンバー、ITER赤外サーモグラフィー、ITER計測装置用計装制御システム及びJT-60SA炭酸ガスレーザー偏光計の開発の進展について、また、核融合科学研究所におけるYAGレーザーディスパーション干渉計の開発の進展についてそれぞれ報告があった。次回会合は、平成27年5月に、日本(核融合科学研究所)にて開催することとなった。
-ray for improvement neutron emission profile measurement内田 雄大*; 高田 英治*; 藤崎 明広*; 磯部 光孝*; 小川 国大*; 篠原 孝司; 富田 英生*; 河原林 順*; 井口 哲夫*
Review of Scientific Instruments, 85(11), p.11E118_1 - 11E118_4, 2014/11
被引用回数：9 パーセンタイル：40.01(Instruments & Instrumentation)Neutron and -ray discrimination with a digital signal processing system has been used to measure the neutron emission profile in magnetic confinement fusion devices. However, a sampling rate must be set low to extend the measurement time because the memory storage is limited. Time jitter decreases a discrimination quality due to a low sampling rate. As described in this paper, a new charge comparison method was developed. Furthermore, automatic neutron- discrimination method was examined using a probabilistic approach. Analysis results were investigated using the figure of merit. Results show that the discrimination quality was improved. Automatic discrimination was applied using the EM algorithm and k-means algorithm.
河野 康則; 秋山 毅志*; 石川 正男; 磯部 光孝*; 伊丹 潔; 江尻 晶*; Peterson, B.*
プラズマ・核融合学会誌, 90(7), P. 431, 2014/07
ITPA(国際トカマク物理活動)計測トピカルグループは、ITERの計測・制御に関する最重要課題及び今後実施すべき研究開発について議論・検討を行うグループであり、その第26回会合が、平成26年5月19日-22日の日程で韓国の浦項工科大学校において開催された(出席: 36名、内訳/日本: 5名、韓国: 17名、米国: 1名、EU: 5名、中国: 3名、ロシア: 4名、ITER機構: 1名、インド:不参加)。主な報告・議論の内容を以下に記す。(1)最重要課題への取り組み状況:「プラズマ対向第一ミラーの寿命評価」については、RF放電(13.56MHz)を用いたミラークリーニング技術の磁場環境下(3.5T)での実証試験計画(スイス)について、真空チャンバーが完成し、初期実験が順調に開始されたことが報告された。「壁反射光の光学計測への影響評価」については、光線追跡法を適用することで、測定信号から壁反射光成分とプラズマ発光成分を分離可能なことが示され、今後の進展に期待が寄せられた。(2)各極における計測開発の進展: 日本からは、日本が調達するITER計測装置の開発の進展、イメージングボロメータのITERへの適用性検討状況、JT-60SA及び大型ヘリカル装置における計測装置の開発状況について報告された。韓国からは、同国が調達するITER計測装置の開発状況をはじめ、ECEイメージング計測のKSTARにおける最新成果及びITERへの適用性検討結果等が報告された。
discrimination on neutron emission profile measurement on JT-60U石井 啓一*; 篠原 孝司; 石川 正男; 馬場 護*; 磯部 光孝*; 岡本 敦*; 北島 純男*; 笹尾 眞實子*
Review of Scientific Instruments, 81(10), p.10D334_1 - 10D334_3, 2010/10
被引用回数：6 パーセンタイル：30.96(Instruments & Instrumentation)Automatic analysis of the neutron- pulse shape discrimination has been developed for the neutron emission profile monitor, which uses stilbene scintillation detectors, in JT-60U. In the automatic analysis, linear discriminant function is applied to determine the line dividing between neutron events and -ray events on the 2D map. In order to verify the validity of the determined line, the pulse shape discrimination quality is evaluated with the ratio of -ray events to neutron events, namely contamination by -ray. As a result, it is clear that -ray contamination is below to statistical error with the time resolution of 10 ms.
篠原 孝司; 磯部 光孝*; Darrow, D. S.*; 清水 昭博*; 永岡 賢一*; 岡村 昇一*
Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.042_1 - 042_8, 2007/09
A scintillator-based lost ion probe can measure the temporal evolution of both the gyro-radius and the pitch angle of energetic ions escaping a magnetically-confined plasma. On this system, the time resolution of the detailed two-dimensional (2D) measurement is determined by a framing rate of the video camera that records the luminous images produced by the ions striking the scintillator plate. By installing an image-intensified high-speed video camera system, the temporal resolution was improved from about 33 ms to 0.07 ms. We have successfully captured some new fast features caused by bursting modes, whose time scale is a few milli-second, induced by a neutral beam injection.
石川 正男; 西谷 健夫; 草間 義紀; 助川 篤彦; 武智 学; 篠原 孝司; Krasilnikov, V. A.*; Kaschuck, Y.*; 笹尾 真実子*; 磯部 光孝*; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.019_1 - 019_11, 2007/05
燃焼プラズマでは、核融合反応により発生した高エネルギーの
粒子による自己加熱がプラズマの全加熱パワーの大半を担う。したがって、この高エネルギー粒子の閉じ込め特性、また不安定性の励起やそれとの相互作用を調べることは燃焼プラズマの維持において非常に重要な課題である。JT-60ではこのような高エネルギー粒子のプラズマ中での振る舞いを調べるために、中性子発生分布計測,高速中性粒子計測の開発を行ってきた。中性子発生分布計測の開発では、中性子と線との弁別が可能なスチルベン中性子検出器を導入するとともに、散乱中性子の影響を中性子輸送コードであるMCNPを用いて評価することで、中性子の発生分布を計測している。また、高速中性粒子計測の開発においては、中性粒子スペクトロメータとして多くの利点を有するダイヤモンド検出器を導入し、中性子や線などのノイズを低減させるための放射線シールドを設置することで、有意な中性粒子計測を行っている。これらの計測を用いて行った、負イオン源中性粒子ビーム入射を利用したアルヴェン固有モード(AE)実験では、ALEと呼ばれる大振幅のバーストモードが発生したとき、モードとの共鳴条件を満たす高エネルギーイオンの径方向輸送を初めて測定し、世界のAEによる高エネルギーイオンの輸送研究をリードしている。
n eigenmodes in JT-60U negative-ion-based neutral beam injection plasmas石川 正男; 武智 学; 篠原 孝司; 松永 剛; 草間 義紀; 福山 淳*; Krasilnikov, V. A.*; Kashuck, Yu.*; 西谷 健夫; 森岡 篤彦; et al.
Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03
JT-60Uの弱磁気シアプラズマでは、負イオン源中性粒子ビーム入射中に、安全計数分布の変化とともに、周波数が大きく変化し、その後周波数が一定となるMHD不安定性が観測されている。これらの不安定性に対しては、前者はReversed-Shear-induced Alfvn Eigenmode(RSAE)、後者はTroidicity-induced AE(TAE)として説明することができる。しかし、RSAE及びTAEが高エネルギーイオンの閉じ込めにどのような影響を与えるかは観測されていなかった。本研究では、RSAE, TAE発生中の中性子発生量を、輸送コード(OFMC)を用いて不安定性がないとした時に計算される中性子発生量と比較することで、不安定性発生中の高エネルギーイオンの閉じ込め劣化を定量的に示した。さらに、中性子発生分布計測,中性粒子計測を行うことにより、不安定性発生時、不安定性との共鳴相互作用条件を満たす高エネルギーイオンがプラズマ周辺部へ輸送されていることを初めて突き止めた。
磯部 光孝*; 東井 和夫*; 松下 啓行*; 後藤 和幸*; 鈴木 千尋*; 永岡 賢一*; 中島 徳嘉*; 山本 聡*; 村上 定義*; 清水 昭博*; et al.
Nuclear Fusion, 46(10), p.S918 - S925, 2006/10
被引用回数：30 パーセンタイル：69.47(Physics, Fluids & Plasmas)将来の核融合炉におけるアルファ粒子等の高速イオンによるMHD不安定性の励起とそれに伴うアルファ粒子の異常損失の危惧から、近年、高速粒子モード(EPM)やTAEモードといったMHD不安定性と高速イオンとの相互作用、並びにその結果生ずる高速イオン輸送・損失に関する研究が重要視されるようになってきている。核融合科学研究所のCompact Helical System(CHS)では、シンチレータを利用した高速イオンプローブ,高速中性粒子分析器、並びに多チャンネルHalpha光計測システム等を駆使して上記を研究対象とした実験を進めている。最近の研究から、中性粒子ビーム(NB)加熱プラズマにおいて発生するバースト的EPMモード(m/n=3/2)により、入射エネルギー近傍のエネルギーを持つ高速イオンのみが大半径方向外側へ排出されていることがわかった。磁場揺動レベルが最大に達した頃に高速イオンの排出が始まり、磁場揺動の周波数は、排出が始まると同時にダウンシフトを示す。高速イオン排出が収まるのとほぼ同時に磁場揺動も収まり、これらの観測結果は、このモードは入射エネルギー近傍の高速ビームイオンによりいわば共鳴的に励起されていることを示唆している。また、TAEモードについては、2機のNBを低密度プラズマに接線co-入射した場合に、顕著な高速イオンの排出が確認された。
n eigenmodes in JT-60U weak shear plasmas石川 正男; 武智 学; 篠原 孝司; 草間 義紀; 松永 剛; Krasilnikov, V. A.*; Kashuck, Y.*; 磯部 光孝*; 西谷 健夫; 助川 篤彦; et al.
Nuclear Fusion, 46(10), p.S898 - S903, 2006/10
被引用回数：16 パーセンタイル：48.35(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uの弱磁気シアプラズマでは、負イオン源中性粒子ビーム(NNB)入射中に、安全係数(q
)の減少とともに、周波数掃引を伴ったMHD不安定性が励起し、その後周波数は一定になる不安定性が確認されている。この不安定性に対して、前者はRSAE、後者はTAEとして説明することができる。これまで、それらの不安定性の励起機構に関する研究は進められてきたものの、高エネルギー粒子の閉じ込めにどのように影響を与えているかは実験的に観測されていなかった。本研究では、RSAE, TAE発生中の全中性子発生量を、輸送コード(OFMC)を用いて不安定性がないとしたときに計算される中性子発生量とを比較することで、初めてRSAE, TAE発生中の高エネルギー粒子の閉じ込め劣化を定量的に示した。特に、RSAEからTAEへの遷移中に高エネルギー粒子の閉じ込め劣化が最も大きくなることを突き止めた。
篠原 孝司; 磯部 光孝*; Darrow, D. S.*
Review of Scientific Instruments, 77(10), p.10E521_1 - 10E521_4, 2006/10
被引用回数：4 パーセンタイル：25.17(Instruments & Instrumentation)損失イオンプローブではスリットから入ってきた損失イオンがシンチレーションスクリーンに衝突し、衝突した位置が発光する。この発光した点の座標から損失イオンのエネルギーとピッチ角がわかる。シンチレーションスクリーンをビデオカメラを用いて撮影することで損失イオンのエネルギーとピッチ角の2次元の時間発展を計測できる。しかしながら、既存のカメラの時間分解能は17ミリ秒であり、バースト的な大強度の磁気振動の時間スケールの1
3ミリ秒に比べて長く、時間分解能が不十分である。そこで、既存のカメラを高速のカメラに置き換えるべく光学系を製作し、高速カメラを設置し、時間分解能を0.07ミリ秒まで改善した。結果、これまで観測できなかった磁気振動が損失高速イオンに与える影響を観測すること(例えば、磁気振動があるときにだけ計測に受かるイオンを観測)に成功した。本講演では本システムの概要と初期実験結果について講演する。
永岡 賢一*; 磯部 光孝*; 篠原 孝司; 長壁 正樹*; 清水 昭博*; 岡村 昇一*
Plasma and Fusion Research (Internet), 1(1), p.005_1 - 005_2, 2006/01
方向性プローブ法は、イオンや電子の分布関数の非等方性を計測することが可能であり、イオン流速の測定法として広く用いられている。この方向性プローブ法を核融合科学研究所のCompact Helical System(CHS)におけるプラズマ中の高エネルギーイオン計測に適用し、最外殻磁気面内側で高エネルギーイオンの局所計測に成功した。2つの計測法実証実験が行われた。一つは、中性粒子ビームのモジュレーションであり、ビームのオン,オフに対応した信号が方向性プローブで観測された。同時に計測が行われた中性粒子分析器(NPA)の結果とも矛盾がなかった。もう一方は、高エネルギー粒子励起のMHDバースト(EPMモード)による高エネルギーイオンの損失を方向性プローブで計測した。Ctr方向のイオン束には、MHDバーストに伴う粒子束の変化が観測されなかったのに対して、Co方向の粒子束にはMHDバーストに対応したイオン束の顕著な増加が観測された。損失イオンプローブ(LIP)による観測結果とも矛盾がなかった。これらの結果から、高エネルギーイオンを方向性プローブ法で計測できることを実験的に示すことができた。
石川 正男; 武智 学; 篠原 孝司; 草間 義紀; Cheng, C. Z.*; 松永 剛; 藤堂 泰*; Gorelenkov, N. N.*; Kramer, G. J.*; Nazikian, R. M.*; et al.
Nuclear Fusion, 45(12), p.1474 - 1480, 2005/12
被引用回数：38 パーセンタイル：74.93(Physics, Fluids & Plasmas)アルフベン固有モード(AE)による高エネルギーイオンの輸送を調べるために、中性子発生分布及びダイヤモンド検出器を用いた中性粒子束の測定をJT-60Uにおいて初めて行った。弱磁気シアプラズマにおいて、Abraut Large-amplitude Event(ALE)と呼ばれるバーストモードが発生した時、100-370keVの特定のエネルギー範囲の高エネルギーイオンが輸送されることが、中性粒子計測から初めて得られた。また、中性子発生分布はALEにより再分配することがわかった。これらの計測から、ALEは特定のエネルギー範囲を持つ高エネルギーイオンをプラズマ中心部から周辺部へ再分配することが詳細に示された。一方、負磁気シアプラズマではRversed-Shear-induced AE(RSAE)と呼ばれるAE、及びRSAEからTAEへの遷移を確認しており、中性子発生分布計測は、モードによる輸送はRSAEからTAEへの遷移中が最も大きいことを示唆している。
草間 義紀; 石川 正男; 武智 学; 西谷 健夫; 森岡 篤彦; 笹尾 真実子*; 磯部 光孝*; Krasilnikov, A.*; Kaschuck, Y.*
Proceedings of Plasma Science Symposium 2005/22nd Symposium on Plasma Processing (PSS-2005/SPP-22), p.395 - 396, 2005/00
JT-60の重水素放電による中性子/線発生環境下において、天然ダイアモンド検出器を用いた高エネルギー中性粒子の測定に成功した。中性子及び線のノイズを低減するため、ダイアモンド検出器をポリエチレンと鉛で覆った。そのシールドは期待通りの性能を示した。負イオン源中性粒子ビーム入射(NNBI)で生成される高エネルギーイオンによってトロイダル・アルヴェン固有モード(TAE)が励起された際に、高エネルギーイオンの輸送を示唆する中性粒子束の急激な上昇を観測した。中性粒子の上昇が観測されたエネルギー範囲は、高エネルギーイオンとTAEとの共鳴的な相互作用で予測されるエネルギー範囲と一致した。
磯部 光孝*; 篠原 孝司
プラズマ・核融合学会誌, 80(12), p.1036 - 1043, 2004/12
磁気閉じ込めプラズマの損失高エネルギーイオン計測について記述する。プラズマ中における高エネルギー粒子の計測は、系内に閉じ込められた状態を計測するものと、系外へ損失してくるものを測定するものとに分けられる。本講座で述べる損失粒子計測とは、プラズマ外へ損失してくる高速イオンを真空容器内で、エネルギー並びに時間分解よく直接的に検出し、得られた損失高速イオンデータの解析から、高速イオンの閉じ込めの様子や損失過程について調べようというものである。初めに代表的な計測法として半導体検出器,シンチレータプローブ,ファラデーカップ型プローブの基本原理の説明を行い、次に具体的な事例を紹介する。具体的な実験事例としてTFTR, JFT-2M, CHS, W7-ASのものを紹介する。
石川 正男; 草間 義紀; 武智 学; 西谷 健夫; 森岡 篤彦; 笹尾 真実子*; 磯部 光孝*; Krasilnikov, A.*; Kaschuck, Y. A.*
Review of Scientific Instruments, 75(10), p.3643 - 3645, 2004/10
被引用回数：6 パーセンタイル：35.7(Instruments & Instrumentation)JT-60Uにおいて天然ダイヤモンド検出器(NDD)を用いた高速中性粒子計測を開始した。NDDは非常にコンパクトかつ高エネルギー分解能,操作性の容易さなど多くの特長を併せ持つ。現在、NDDをJT-60Uトカマクの接線ポートに設置し、接線NBI、特にNNBIによって生成される高エネルギーイオンの振る舞いを、荷電交換された高速中性粒子を測定することで調べている。しかし、NDDは中性子及び線等にも感度を持つ。特に、JT-60Uの重水素プラズマ実験では、DD中性子が中性粒子計測の大きなノイズ源となる。そこで、放射線シールド(ポリエチレン厚
25cm, 鉛厚10cm)を検出器の周りに設置することでノイズ源を減少させている。これまで、NBI時に、これまで得られなかった入射エネルギーに対応した中性粒子の連続エネルギー分布を得るとともに、鋸歯状振動やアルフベン固有モード等の不安定性発生時の中性粒子束の増加を観測している。NDDの重水素プラズマにおける中性粒子エネルギー分析器としての性能を示すとともに、高エネルギーイオンの挙動を調べるうえでの有用性を示した。
ELMy H-mode discharges in JT-60U諫山 明彦; 鎌田 裕; 林 伸彦; 鈴木 隆博; 及川 聡洋; 藤田 隆明; 福田 武司; 井手 俊介; 竹永 秀信; 牛草 健吉; et al.
Nuclear Fusion, 43(10), p.1272 - 1278, 2003/10
被引用回数：130 パーセンタイル：95.67(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uでは定常高 Hモード放電の最適化を行い、以下の結果を得た。(1)NNBを用いて完全非誘導電流駆動の下で核融合三重積3
10
m
s
keV(世界最高値)を達成した。この結果は従来の結果を50%上回る。(2)規格化ベータ値
が2.7のプラズマをNBや電源の機器限界に近い7.4秒間(エネルギー閉じ込め時間の約60倍)維持した。(3)高規格化ベータ値(=3.05)のプラズマをエネルギー閉じ込め時間の5倍の間維持した。(4)電流分布や圧力分布の最適化により新古典テアリングモードの発生を再現性よく抑制した。(5)電子温度揺動分布から磁気島中心を実時間で検出し電子サイクロトロン電流駆動を行うシステムを開発し、高ベータ領域(=1.1,=1.5)における新古典テアリングモードを完全に安定化した。安定化後ベータ値や閉じ込め改善度が上昇した。
児玉 了祐*; 吉田 英俊; 藤田 順冶*; 西谷 健夫; 武藤 貞嗣*; 鞠 重山*; 松田 俊明; 長 照二*; 川端 一男*; 磯部 光孝*; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 74(10), p.1208 - 1213, 1998/10
1998年6月7日から11日まで米国プリンストン大学で開催された第12回高温プラズマ計測に関するトピカル会議での主要な発表についてまとめたものである。磁気核融合と慣性核融合等に係わる総数が310件の発表では7セッションに分類されて講演されたが、本会議報告でも同じ形式で記述した。
飛田 健次; 西谷 健夫; 原野 英樹*; 谷 啓二; 磯部 光孝*; 藤田 隆明; 草間 義紀; G.A.Wurden*; 白井 浩; 及川 聡洋; et al.
Fusion Energy 1996, Vol.1, p.497 - 505, 1997/00
核融合反応で生成した1MeVトリトンの燃焼率と中性粒子入射イオンの核融合反応を利用して、高エネルギーイオンの輸送と損失を調べた。通常の磁気シアと比べ、負磁気シアの配位では、トリトン燃焼率が低く(粒子損失がないと仮定した計算の10-60%)、高エネルギーイオンの閉じ込め特性が劣ることを実験で示した。軌道追跡モンテカルロコードを使った解析により、粒子損失の原因はリップル統計拡散と衝突リップル拡散であることを明らかにした。これらの結果は、負磁気シアの炉心プラズマを構想する際に、粒子を含めた高エネルギーイオンの損失に留意しなければならないことを示している。また、ITER相当の上下非対称リップルを持つプラズマにおいて高エネルギーイオンの損失を調べた。実験の結果、この上下非対称性は粒子損失に影響を与えないことがわかった。
