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河内 哲哉; 長谷川 登; 岩前 敦*; 米田 仁紀*
Journal of Physics; Conference Series, 548(1), p.012038_1 - 012038_7, 2014/11
パーセンタイル：100偏光は光の基本的な性質であり、その性質は磁性体などの物性研究のみならずプラズマの診断等にも役立てることができる。プラズマにおいては、発光線のアライメントなどの情報からプラズマの非等方性を導いたり、ゼーマン効果から磁場強度を見積もることができる。我々はレーザー駆動の軟X線レーザー(波長18.895nm)を例にとり、外部磁場が存在する場合のゼーマン分裂の量を測定した。測定には分解能15000の斜入射分光器HIREFSを用いた。外部磁場は直径4ミリのコイルをパルスパワー電源で駆動することで生成した。磁場強度は10から35テスラの範囲で可変であり、その方向は軟X線レーザーの発生方向に一致させた。磁場をかけることで軟X線レーザーの右回り及び左回りの円偏光成分を分離して測定することに成功したが、その際のゼーマン効果の量から推定される磁場強度は印加磁場の4倍程度大きな値を示していた。励起レーザー光の伝搬を考慮した流体コードによる解析により、軟X線レーザーの発振を引き起こすレーザーパルスのポンデロモーティブ力がプラズマ中の磁束密度の圧縮を引き起こし、磁場強度を実効的に増加させていることを見出した。
岩前 敦*; 小川 宏明; 杉江 達夫; 草間 義紀
JAEA-Research 2011-045, 11 Pages, 2012/02
JAEA-Research-2011-045.pdf:2.36MB
ITERのプラズマ対向面での光の反射特性を調べるために、対向面に使われる材料の一つであるタングステンについて、実際に使用が予定されているタングステンブロックのサンプルを使って、双方向反射率分布関数(BRDF)を測定した。H
及びH
の光の放射を模擬するために、光源として、波長が652nm及び473nmの2つのレーザーダイオードを用いた。ブロック表面には、機械加工の際に生じた微細な溝が一方向に認められる。そのため、反射光は機械加工した表面の状態によって影響を受け、入射光線を表面の溝の方向に対して垂直に入射した場合には、反射光は直線的に分布し、一方、入射光線を表面の溝の方向に対して平行に入射した場合には、反射光は弧形に分布した。これらの測定結果を、光線追跡により模擬したところ、測定結果を定性的に説明することができた。
岩前 敦; 杉江 達夫; 小川 宏明; 草間 義紀
Plasma Physics and Controlled Fusion, 53(4), p.045005_1 - 045005_17, 2011/04
被引用回数：2 パーセンタイル：85.63(Physics, Fluids & Plasmas)Intensity of emission lines in the ITER divertor plasma is synthesized using a model of the edge and scrape-off layer plasmas. The intensity of hydrogen isotopes and impurities observed with the divertor optical system of the Impurity Influx Monitor (Divertor) is estimated. In both the inner and outer divertor plasmas, ionizing and recombining plasma components are observed for C
and recombining plasma component is dominant for C
. Line-of-sight integrated spectra are synthesized in the wavelength range of 200 nm to 1000 nm using photon emission coefficients. In order to evaluate the carbon impurity influx, 
, identifying the plasma component, i.e. ionizing or recombining plasma component, is important.
spectral calibration method for the impurity influx monitor (divertor) for ITER using angled physical contact fibers岩前 敦; 小川 宏明; 杉江 達夫; 草間 義紀
Review of Scientific Instruments, 82(3), p.033502_1 - 033502_4, 2011/03
被引用回数：2 パーセンタイル：82.41(Instruments & Instrumentation)The 
calibration method for the impurity influx monitor (divertor) is experimentally examined. The total reflectance of the optical path from the focal point of the Cassegrain telescope to the first mirror is derived using a micro retro-reflector array. An optical fiber with angled physical contact (APC) connectors reduces the return edge reflection. APC fibers and a multimode coupler increase the signal-to-noise ratio by about one order compared to that of triple-branched fibers and enable measurement of the wavelength dependence of the total reflectance of the optical system even after potential deterioration of mirror surfaces reduces reflectance.
庄司 主*; 増崎 貴*; 小林 政弘*; 後藤 基志*; 森崎 友宏*; 山田 弘司*; 小森 彰夫*; 岩前 敦; 坂上 篤史*; LHD実験グループ*
Fusion Science and Technology, 58(1), p.208 - 218, 2010/07
被引用回数：8 パーセンタイル：39.88(Nuclear Science & Technology)The function of the divertor plasmas on the particle control in the plasma periphery is investigated from view points of magnetic field line structure and neutral particle transport. It shows that the particle and heat deposition on the divertor plate arrays are explained by the distribution of strike points calculated by magnetic field line tracing with a randam walk process, which is experimentally supported by measurements in various magnetic configurations. Control of neutral particle fueling from the divertor plate is essential for sustaining long pulse discharges and achieving Super Dense Core plasma. The behavior of neutral particles in the plasma periphery has been investigated by 
emission measurements and a neutral particles transport simulation. It reveals that the main particle source in an ICRF heated long pulse discharge is from the divertor plates heated by protons accelerated by ICRF waves, and the spatial profile of the neutral particle density in various magnetic configurations is explained by the distribution of the strike points. Basing on this analysis, a closed divertor configuration optimized for the intrinsic magnetic field line structure in the Large Helical Devices is proposed for efficient particle control and heat load reduction on the divertor plates.
8 and 14 keV柳林 潤*; 仲野 友英; 岩前 敦; 久保 博孝; 蓮尾 昌裕*; 伊丹 潔
Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 43(14), p.144013_1 - 144013_6, 2010/07
プラズマ中心での電子温度8keV及び14keVのプラズマで高電離タングステンイオンの真空紫外スペクトルを観測し、スペクトル線の同定を行った。8keVのプラズマで観測された2.6
3.2nmの波長帯のスペクトルは
の
遷移によるものであると同定した。14keVのプラズマで観測された2.0nm及び2.3nm付近のスペクトルは、それぞれ、
の
遷移、及び
の
によるものであると同定した。
=3 levels observed on MSE spectra of LHD plasma岩前 敦; 坂上 篤史*; 安宅 誠*; 澤田 圭司*; 後藤 基志*; 森田 繁*
Plasma Physics and Controlled Fusion, 51(11), p.115004_1 - 115004_15, 2009/11
被引用回数：6 パーセンタイル：69.85(Physics, Fluids & Plasmas)We have observed motional-Stark-effect (MSE) spectra of Balmer-
line emitted from a heating neutral-hydrogen beam on the Large Helical Device. Polarization-resolved spectral profile indicates that the magnetic-sublevel populations in the upper level slightly deviate from the statistical distribution, i.e., alignment is created. The theoretical proton-impact cross sections with the assumption of corona equilibrium, however, lead to a profile in gross disagreement with the observed one. It is suggested that, the observed profile is the result of time integration of light emission of atoms during the relaxation process, i.e., the aligned population distribution is created by the directional proton collisions and elastic proton collisions destroy the alignment, finally leading to statistical distribution.
岩前 敦; 杉江 達夫; 小川 宏明; 草間 義紀
Plasma and Fusion Research (Internet), 4, p.042_1 - 042_11, 2009/10
We have developed a spectroscopic diagnostics system in ultraviolet and visible wavelength regions for monitoring ITER divertor plasmas. An equivalent-size prototype of the optical components for the upper port-viewing fan array chords has been assembled as a system to measure spectral light throughput coefficient (
tendu). Collisional-radiative models for He
and C
are used to estimate the emission line intensities of helium ash and carbon impurity ions in a divertor plasma of a burning plasma. For the measurement of 
, the estimated line intensity of C =6-7 meets the time resolution of ITER requirement. A numerical simulation of the computerized tomographic (CT) reconstruction technique has been applied to the divertor plasma region. A Gaussian-type intensity model function with 100 mm (full-width-at-half-maximum) of the impurity emission observed by means of various pairs of fan array-viewing chords is applied based on the CT reconstructs. With the optimized pair of the upper port and the higher gap viewing chords resolve the model function with reasonable resolution. We measure the reflection of the surfaces of carbon-fiber-composite and tungsten blocks, which consist of the plasma-facing divertor target plate and the dome. The reflection of the surface of the tungsten divertor material at H
656.28 nm is 23%, sandblasting the tungsten surface reduces direct reflectance less than 0.7%.
長谷川 登; 佐々木 明; 山谷 寛; 岸本 牧; 田中 桃子; 越智 義浩; 錦野 将元; 國枝 雄一; 河内 哲哉; 米田 仁紀*; et al.
Journal of the Optical Society of Korea, 13(1), p.60 - 64, 2009/03
被引用回数：5 パーセンタイル：65.47(Optics)現在われわれは、円偏光二色性計測用の光源として、円偏光軟X線レーザーの開発を行っている。プラズマX線レーザーの遷移線はNi様イオンの4p(J=1)-4d(J=0)であり、下準位(4p)は磁気量子数m=-1, 0, +1の3つの準位が縮退している。通常縮退している個々の遷移線は、円偏光もしくは直線偏光を有しているため、外部磁場により下準位の縮退を解消することで、円偏光X線レーザーの発生が可能となる。本方式による円偏光軟X線レーザーを実現するためには、X線レーザーの線幅の情報が非常に重要であるが、高精度の分光計測が必要なため、ほとんど報告されていないのが現状である。今回、世界で初めてニッケル様モリブデンX線レーザーの線幅の計測に成功したので、これを報告する。さらに、この結果を元に行った円偏光X線レーザーの発生実験についても合わせて報告する。
前原 常弘*; 川嶋 文人*; 岩前 敦; 向笠 忍*; 竹森 俊彦*; 渡辺 高志*; 黒河 賢哉*; 豊田 洋通*; 野村 信福*
Physics of Plasmas, 16(3), p.033503_1 - 033503_5, 2009/03
被引用回数：10 パーセンタイル：54.11(Physics, Fluids & Plasmas)Spectroscopic measurements of high frequency (hf) plasma were performed under high pressure conditions (5 and 7 MPa) and supercritical (sc) CO
conditions (
MPa). Temperature evaluated from C Swan bands (
) increased from 3600 to 4600 K with an increase in pressure. The first observation of broadening and shifting of the O I line profile (
) of hf plasma under sc CO concisions was carried out. However, the origin of broadening and the shifting cannot be understood because the present theory explaining them is not valid for such high pressure conditions.
岩前 敦; 小川 宏明; 杉江 達夫; 河西 敏*; 草間 義紀
Proceedings of 18th International Toki Conference on Development of Physics and Technology of Stellarator/Heliotrons en route to Demo (ITC-18) (CD-ROM), p.450 - 453, 2008/12
We are developing a spectroscopic diagnostics system in wavelength region of 2001000 nm for monitoring ITER divertor plasmas, such as the influxes of impurity elements, the position of the ionization front, the electron temperature and density. An equivalent size prototype of the optical components for the upper port spectroscopic diagnostics system has been fabricated and assembled into the system to estimate quantitative light throughput. Line intensities of helium ash and carbon ions are estimated with collisional radiative model. Measured signal intensity is estimated with the prototype spectral throughput and the estimated line radiance. The reflection of the plasma facing materials of divertor, tungsten and carbon fiber composite are measured. The tungsten reflection is 23% at 
656 nm. There is anisotropic aspect of the reflection from the tungsten divertor material surface.
前原 常弘*; 宮本 一平*; 黒河 賢哉*; 橋本 幸生*; 岩前 敦; 倉本 誠*; 山下 浩*; 向笠 忍*; 豊田 洋通*; 野村 信福*; et al.
Plasma Chemistry and Plasma Processing, 28(4), p.467 - 482, 2008/08
被引用回数：42 パーセンタイル：10.34(Engineering, Chemical)Radio frequency (RF) plasma in water was used for the degradation of methylene blue. The fraction of decomposition of methylene blue and the intensity of the spectral line from OH radical increased with RF power. RF plasma in water also produced hydrogen peroxide. The density of hydrogen peroxide increased with RF power and exposure time. When pure water (300 mL) is exposed to plasma at 310 W for 15 min, density of hydrogen peroxide reaches to 120 mg/L. Methylene blue after exposed to plasma degraded gradually for three weeks. This degradation may be due to chemical processes via hydrogen peroxide and tungsten. The comparison between the experimental and calculated spectral lines of OH radical (A-X) shows that the temperature of the radical is around 3,500 K. Electron density is evaluated to be 
3.5
10
m
from the stark broadening of the H line.
Kim, J.*; Kim, D. E.*; 河内 哲哉; 長谷川 登; 助川 鋼太*; 岩前 敦*; 藤本 孝*
Journal of the Optical Society of Korea, 7(3), p.145 - 149, 2003/09
強い光電界強度によって生成した酸素プラズマにおける電子の速度分布関数の異方性について偏光プラズマ分光の手法を用いて評価した。用いた光源は幅66fs,ピーク強度10
W/cm
のチタンサファイアレーザーで、この強度においては、光電界電離が主要な電離過程となる。観測においてはプラズマからのリチウム様酸素イオン(O
イオン)の1s2p P-1s4d D
(J=1/2-3/2及びJ=3/2-5/2)遷移(波長12.992nm)の偏光を計測した。その際、同種のイオンからの1s 2pP-1s4sS(J=1/2-1/2及びJ=3/2-1/2)を異なる偏光方向に対する計測系の感度の校正に用いた。上記の発光線の偏光度を酸素ガス密度、及び入射レーザーの偏光方向を変えた場合に調べた結果、励起レーザーの偏光状態を直線偏光から円偏光にすることで、発光線の偏光度が下がり、またガス密度を増加させると偏光度が下がることが見いだせた。これらの結果から、プラズマ中の電子速度分布関数の異方性の発生及び緩和についての知見が得られ、プラズマの異方性に起因すると考えられるX線レーザーの偏光制御への足掛かりが得られた。
岩前 敦; 杉江 達夫; 小川 宏明; 河西 敏*; 草間 義紀
no journal, ,
ITERダイバータ不純物モニターにより不純物流入量を評価するにあたり、イオン化速度係数
と励起速度係数
の比が必要である。ITERのプラズマ計測では30%の確度で流入量の評価が求められている。ITERでの評価を行うためタングステンの原子データの現状を調査した。現状では
(
は分岐比)の実験値と理論値は2倍ほどの開きがあり、タングステンの断面積データの精度向上と衝突輻射モデルの構築が課題となる。試作した不純物モニターの集光光学系:カセグレン望遠鏡・マイクロレンズアレイ(MLA)・光ファイババンドル等の性能評価を行った。MLAにより磁力線方向に視野を広げ、検出光量を増加する。MLAの導入により集光効率はファイバ単体に比べて1.7倍となった。上部・水平ポートからの観測視線によるコンピュータトモグラフィではダイバータ板近傍で磁力線方向の分解能が低下する。この問題を回避するためダイバータの間隙光学系の2つの交差する扇状視線配置の提案を行い、この視線配置を用いてCTによる発光強度の再構築を行った。磁力線に沿った分解能は発光強度モデル分布とほぼ等しく10cm程となった。ITERダイバータでの不純物シミュレーションにより発光線の視線積分強度を求めた。炭素イオン発光線(C IV 580.6nm)の水平ポート視線積分強度は
と見積もられ、観測可能と推定される。
岩前 敦; 小川 宏明; 杉江 達夫; 草間 義紀; 河西 敏*; 勝沼 淳*; 武山 芸英*
no journal, ,
ITER計画において日本が調達予定のダイバータ不純物モニターの設計検討と試作光学系の性能評価について報告する。ダイバータプラズマからの紫外及び可視領域の発光は、不純物モニターの先端部光学系を介し、観測窓を通り集光光学系により結像され光ファイバーを通じて分光器に導入される。プラズマ近傍に位置する先端部光学系では、
線,中性子,高エネルギー粒子の照射を受けるため放射線耐性の金属ミラー(Mo, Al)を用い、これらミラーは核発熱除熱用の冷却路つき保持機構に取り付けられる。金属ミラー,集光光学系カセグレン望遠鏡,マイクロレンズアレイ(MLA),光ファイバー分配器を試作した。ITERの実機規模に光学系を配置し、結像特性,空間分解能,感度等を調べた。MLAにより磁力線方向に観測視野を広げ、検出光量を増加したことにより、集光効率はファイバー単体に比べて最大3.3倍となった。衝突輻射モデルを用いてダイバータプラズマの不純物発光線強度を評価した。計算により得られた炭素イオンの発光線C IV(581nm)の視線積分発光強度は、強度の高い一部の視線においては計測可能と推定される。
小川 宏明; 岩前 敦; 杉江 達夫; 河西 敏*; 勝沼 淳*; 原 玲丞*; 武山 芸英*; 草間 義紀
no journal, ,
ITERダイバータ不純物モニターは、ダイバータ部における不純物,重水素及びトリチウムのスペクトル線の発光強度分布を測定し、不純物制御やダイバータ制御にフィードバックするデータを提供するための計測装置である。熱歪みを低減するとともに、より高い空間分解能を得るために、水平ポート先端部光学系の光学設計及び機械設計を見直した。機械設計では、冷却流路を確保した一体型のマウントモジュールにミラーを設置する構造とし、さらにミラーホルダーにも冷却流路を確保する設計とした。今後、詳細な熱解析を行い、光学性能に対する影響を評価する。次に、試作したマイクロレトローリフレクターを使用したその場感度較正系の信号量を、測定したマイクロレトローリフレクターの反射率を用いて評価した。その結果、全測定波長領域内でS/Nが10
以上となった。これは、ITERに適用可能であることを示唆するものであり、7月より実機規模での試験を実施する。最後にカセグレン型集光系に取り付けた光軸観察用光学系を使用した実機規模の光学特性試験を実施し、ほぼ当初設計通りの性能であることを確認した。
杉江 達夫; 小川 宏明; 岩前 敦; 河野 康則; 波多江 仰紀; 梶田 信*; 草間 義紀
no journal, ,
ITERにおいて、プラズマに近接して設置されるプラズマ対向第一ミラーは、現在の装置に比べてより高いレベルの中性子及び線にさらされる。さらに、スパッタリングやエロージョンにより、第一壁及びダイバータ板の材料であるベリリウム,タングステン,炭素などがミラー表面に付着する。ここでは、プラズマ対向第一ミラーの課題をまとめるとともに、ITERの各第一ミラー表面での重水素,ヘリウム,炭素及び重水素分子の粒子束とエネルギー分布を評価した。第一ミラーの反射率の低下を最小限に抑えるための対策が、計測装置の設計に加えられているが、完全には反射率の低下を防ぐことはできない。ITERの過酷な放射線環境下で使用可能な感度較正システムを開発している。ワークショップでは今後の課題についても議論する。
長谷川 登; 河内 哲哉; 佐々木 明; 岸本 牧; 田中 桃子; 越智 義浩; 錦野 将元; 國枝 雄一; 岩前 敦*; 米田 仁紀*
no journal, ,
本研究ではプラズマX線レーザーの発振過程を利用し、強磁場を印加することで円偏光の選択的な抽出を行う方法を開発している。今回対象としたX線レーザー遷移はNi様イオンの4p(J=1)-4d(J=0)であり、下準位(4p)は磁気量子数m=-1,0,+1の3つの準位が縮退しているものを選んでいる。
m=-1の遷移線では量子化軸の方向に右回りの円偏光、m=+1の遷移線では量子化軸の方向に左回りの円偏光、m=0の遷移線では量子化軸と垂直な方向に直線偏光の輻射が行われるため、量子化軸を外部磁場により決定することで特定の偏光状態の選択が可能となる。実験では小型パルスパワー装置により約20Teslaの磁場をプラズマX線利得媒質部に与え、この制御を試みたのでこれを報告する。
河野 康則; 近藤 貴; 石川 正男; 小川 宏明; 岩前 敦; 杉江 達夫; 河西 敏*; 草間 義紀; 佐藤 和義
no journal, ,
日本におけるITER計測装置の開発に関して最新成果を報告する。主な内容は以下のとおり。(1)マイクロフィッションチェンバー(MFC):プラズマ境界に局在する不安定性(ELM)を制御するコイルとの干渉について検討し、これを回避可能とするMFC配置案を作成した。また、MFCとプラズマの間に存在する構造物の形状の違い及びプラズマ位置の変化に対する中性子検出効率の変化を計算し、異なる位置に設置した2つの検出器の出力を組合せることで、上記の変化の影響を除去可能であることを示した。(2)ダイバータ不純物モニター:先に提案した超小型再帰反射ミラーを用いたその場感度較正法について原理実証試験を実施し、本手法が有効であることを示した。集光量増大のために開発した超小型レンズアレイを用いて、ポロイダル方向の空間分解能に関する要求仕様を満足しつつ信号強度を向上できることを確認した。(3)上部ポートプラグ:プラズマディスラプション時に発生する電磁力の解析及びこれに伴う機械的変位量の時間変化について解析を行った。ブランケットシールドモジュールにスリットを設けることで、最大変位量を低減できることを明らかにした。
岩前 敦; 杉江 達夫; 小川 宏明; 河西 敏*; 草間 義紀
no journal, ,
ITER計画において日本はダイバータ不純物モニターの調達を予定している。上部ポート光学系用として試作した実機サイズの光学部品の組み立て、諸性能の評価を行った。上部ポート光学系は、モリブデン、アルミの金属ミラーを用いた先端部光学系、中性子遮蔽のためのドッグレッグミラー部、カセグレン型集光光学系から成る。カセグレン望遠鏡の集光面には50視線のマイクロレンズアレイを配置する。マイクロレンズによりトロイダル方向に視野を広げて、集光効率を増す。1視線あたりのポロイダル方向空間分解能を計測すると最大33mmであり、これはITER計測要求の空間分解能50mm以下を満たす。周辺プラズマのB2-Eireneシコードを用いたミュレーションによって得られたプラズマパラメータをもとに、ダイバータプラズマでのHe原子及び炭素C IVイオンからの発光線強度を評価した。観測用光ファイバーから連続光を入射し、先端部光学系に配したマイクロレトローリフレクタアレイからの戻り光を利用して光学系の反射率及び透過率の分光計測が可能であることを実証した。
