Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
森山 節子; 梶田 信*; 閨谷 譲
プラズマ・核融合学会誌, 91(3), p.231 - 232, 2015/03
ITER機構が公募した「ITERプラズマ計測における、不純物の放射モデリングの専門家による技術支援」の受注業務について、ITERと日本の大学との間でエキスパート契約を締結して業務を進めた。この業務を実施するにあたっての業務の位置づけや苦労した点などの経験及び受注した業務の成果についてまとめた。核融合研究開発部門は、イーター(ITER)の主要機器であるトロイダル磁場コイルに用いる高性能な超伝導導体を開発し、量産技術の確立により日本が分担する全導体の製作を完了した。ITER機構が認めた評価試験でも良好な性能を実証したことで、製作が無事完了した。第21回ITER企業説明会を2月4日に東京で開催した。様々な分野で原子力機構の各発表者が説明した。講演後には参加された企業の方から多くの質問があり、活発な意見交換が行われた。
梶田 信*; 波多江 仰紀; 佐久間 猛; 高村 秀一*; 大野 哲靖*; 伊丹 潔
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2405121_1 - 2405121_4, 2012/09
Recently, enhancement of the initiation of arcing on divertor surfaces has been pointed out due to the surface morphology change and transient heat loads, such as ELMs and disruptions. Inside the vacuum vessel, it seems that the arcing has been frequently observed, and the existences are more or less recognized. However, it is likely that arcing or breakdown phenomena take place not only inside the vessel, but also outside the vessel. In this study, we will report that a diagnostic mirror in JT-60U, which was located outside the vacuum vessel, for Thomson scattering measurement optics in JT-60U has been seriously damaged by some discharge phenomena. Because the damages were so fatal that the mirror had to be replaced after the breakdown. Details of the characteristics of the damage are revealed from the observation of the trails. Furthermore, the mechanism to cause the damages is discussed based on the observation. Many fine trails were found on the surface. The trails could be categorized into two different types with respect to the trail width. It is thought that surface discharge was initiated on the mirror. The mechanisms to lead the damages were discussed based on the observation. This study issues warning on the components to be installed in ITER and future fusion devices both inside and outside the vacuum vessel.
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.
梶田 信*; 波多江 仰紀; 伊丹 潔; 大野 哲靖*; 仲野 友英
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9, p.157 - 162, 2010/08
Feasibility study of the divertor Thomson scattering measurement system for JT-60SA is carried out. A case study of different optical configuration reveals that both laser transmission optics and collection optical system are to be embedded in the lower narrow port plug. From the perspective of the laser induced damage threshold, the size and the material for the laser transmission mirror are assessed. Moreover, the performance of the detection system with using polychromator is investigated by use of numerical method, and the transmission wavelength ranges of optical filters are optimized. It is shown that four detector channels are at least necessary for the polychromator, and the measurement accuracy becomes best when the detector channel is six.
波多江 仰紀; Howard, J.*; 海老塚 昇*; 吉田 英次*; 中塚 正大*; 藤田 尚徳*; 成原 一途*; 山田 一博*; 舟場 久芳*; 平野 洋一*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 227, p.012002_1 - 012002_6, 2010/06
被引用回数：2 パーセンタイル：65.67(Physics, Applied)We have developed new technologies for an advanced Thomson scattering diagnostics to meet various requirements for understanding physical phenomena in fusion plasmas. These technologies for the advanced Thomson scattering diagnostics may contribute future Thomson scattering diagnostics. For example, a polarization interferometer is applicable for T measurement with wide range and imaging measurement. A multipass Thomson scattering and high average power laser employing SBS-PCM may improve the S/N ratio and repetition rate for the measurement, and allows measurement with high spatial resolution. An SBS-PC is a promising technology for LIDAR to generate short laser pulse. A Cr, Nd:YAG will be used for high-efficiency and high average power laser system. Fully relativistic formulae will contribute to the spectrum analysis with wide Te range. A guideline to optimize wavelength channels will be useful for a design of spectrometer.
梶田 信; 波多江 仰紀; 内藤 磨
Fusion Engineering and Design, 84(12), p.2214 - 2220, 2009/12
被引用回数：9 パーセンタイル：51.78(Nuclear Science & Technology)ITER周辺トムソン散乱計測装置においては、光学フィルターと検出器としてアバランシェフォトダイオードを用いたポリクロメーターを検出系に使用する予定である。本論文では、数値計算により得られる電子温度の誤差を指標として、光学フィルターの透過波長領域の最適化を行った。本計測装置では、高い電子温度領域まで計測する必要があり、トムソン散乱スペクトルは短波長側まで広がるため、
線のようなプラズマからの発光スペクトル線を除去することが重要になる。誤差評価の結果、高い温度の領域での誤差を抑えるためには、線以下の短波長領域のフィルターが重要であることが明らかになり、さらに、フィルター数が7枚以上になると、透過波長帯域が1064nm以上のフィルターが広い温度領域での平均的な誤差を減少させるのに有効であることが明らかになった。
上田 良夫*; 日野 友明*; 大野 哲靖*; 高木 郁二*; 仲野 友英; 田辺 哲朗*; 梶田 信*; 福本 正勝
プラズマ・核融合学会誌, 85(10), p.684 - 694, 2009/10
特定領域科学研究費補助金「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」のレビューの一部を発表代表者は担当し、JT-60Uの30秒Hモード放電における水素蓄積量と壁温,炭化水素発生量との関係について述べた。グリンワルド密度の50%程度の放電ではプラズマ容器の温度の違いによって水素の蓄積傾向が異なった。すなわち、壁温300
Cではショットを繰り返すごとに水素蓄積量は減少したが、壁温150Cでは緩やかに減少し、壁温80Cではほとんど増減しなかった。他方、グリンワルド密度の70%以上の高密度放電では壁温によらず水素蓄積量はショットを繰り返すごとに上昇した。この高密度放電ではダイバータ板からの炭化水素発生量の増加とともに水素蓄積量は増加した。これは、発生した炭素が再び堆積する際に水素を取り込み水素の蓄積量を増加させたためと解釈される。
佐藤 和義; 大森 順次; 近藤 貴; 波多江 仰紀; 梶田 信*; 石川 正男; 閨谷 譲; 海老沢 克之*; 草間 義紀
Fusion Engineering and Design, 84(7-11), p.1713 - 1715, 2009/06
被引用回数：1 パーセンタイル：9.92(Nuclear Science & Technology)ITERの計測装置は、中性子遮蔽構造を兼ね備えたポートプラグと呼ばれる構造体に組み込まれる。日本が調達を予定している上部ポートプラグは長さ約6m,重量約22tの片持ち構造であるため、構造健全性を評価することは必須である。このため、ディスラプション時における電磁力解析結果をもとに三次元モデルを用いて変位及び応力を評価した。ポートプラグ先端に荷重を与え静/動解析により変位量を求めたところ、最大変位約9mm,動的拡大係数1.45が得られた。これはポートとの隙間20mmに対して製作・組立誤差を考慮すると設計裕度はほとんど見込めない。このため、ブランケット遮蔽モジュール先端にスリットを3本設け電磁力の低減を図ったところ、変位量は5mm以下に低減できることがわかった。一方応力については、局所的に高応力箇所は認められたものの、補強等で低減できる範囲であることがわかった。以上の結果から、ポートプラグは応力上の問題はなく、変位抑制対策を取ることで健全性を確保できる見通しを得た。また、ポートプラグの保守・組立時のシナリオについて検討し、内部フレーム及び把持機構を設けることにより、シナリオが成立する見通しを得た。
梶田 信; 波多江 仰紀; 草間 義紀
Review of Scientific Instruments, 79(10), p.10E726_1 - 10E726_4, 2008/10
被引用回数：3 パーセンタイル：18.86(Instruments & Instrumentation)ITERの周辺トムソン散乱計測装置においては、光学フィルターと検出器としてアバランシェフォトダイオードを用いたポリクロメーターを検出系に使用する予定である。本研究では、数値計算により得られる電子温度の誤差を指標として、光学フィルターの透過波長領域の最適化を行った。本計測装置では、高い電子温度領域(10keV)まで計測する計画であるが、トムソン散乱スペクトルは短波長側まで広がるため、
線のようなプラズマからの発光スペクトル線を除去することが重要になる。誤差評価の結果、高い温度領域での誤差を抑えるためには、線以下の短波長領域のフィルターが重要であることが明らかになった。さらに、レーザーの波長である1064nm以上の波長領域のフィルターが計測誤差を抑えるために有効であることが示唆された。
梶田 信; 波多江 仰紀; Voitsenya, V.*
Plasma and Fusion Research (Internet), 3, p.032_1 - 032_7, 2008/06
ITER周辺トムソン散乱計測用のレーザー伝送用金属ミラーの材料評価を行った。熱伝導方程式を用いて、レーザーパルス照射による温度上昇を計算した。数値計算とこれまでに報告されているレーザー照射損傷の閾値(LIDT)のデーターとの比較から、ミラー材料に適する材料の議論を行った。反射率が高いという観点から、金,銀,銅が有望な材料と考えられる。数値計算結果からマルチパルスの効果を考慮したLIDTを評価し、銀の場合にはおよそ5cm10cm程度の大きさのミラーが必要であることが明らかになった。
梶田 信; 波多江 仰紀; 勝沼 淳*; 草間 義紀
JAEA-Technology 2007-064, 60 Pages, 2008/01
JAEA-Technology-2007-064.pdf:5.65MB
ITER周辺トムソン散乱計測装置において、ポートプラグに設置する光学系の設計研究を行った。設計に際しては、核融合反応により発生する中性子や
線など、放射線によって使用可能な光学部品が制限される。プラズマ近傍の先端部光学系では金属ミラーのみ使用可能であり、光学ファイバーは先端部光学系から距離を離して設置される真空窓の外でのみ使用可能となる。本設計研究においては、先端部光学系に三枚の金属ミラーを用い、その後リレー光学系でポート外部へとイメージを伝送する構成とした。ファイバー結合光学系においては、反射方式や屈折方式では十分な性能を得ることができないことが明らかになった。色収差を補正し、かつファイバーの結合特性を向上させるために、反射方式と屈折方式の利点を合わせたカタディオプトリック方式を用いた二つの光学系を設計し、両者のスペックと性能の比較を行った。スポットダイアグラムなどの結果から、カタディオプトリック方式の光学系における結像性能を議論する。
梶田 信; 大野 哲靖*; 高村 秀一*; 坂口 亙*; 西島 大*
Applied Physics Letters, 91(26), p.261501_1 - 261501_3, 2007/12
被引用回数：41 パーセンタイル：78.84(Physics, Applied)ヘリウム照射損傷を受けたタングステンのナノ秒レーザーを用いたアブレーションを、分光法を用いて調べた。表面温度が十分に高い状態(
15001600K)で、タングステンにヘリウムプラズマを照射すると表面にサブマイクロサイズのホール/バブルの形成が確認された。損傷なしのタングステンからは1J/cm
以下では発光が観測されないが、ヘリウム照射を行ったタングステンからの発光は閾値が0.2J/cmと著しく減少した。レーザー照射によるホール/バブルの破裂が、アブレーション閾値の減少を生む原因となっていると考えられる。
梶田 信*; 大野 哲靖*; 高村 秀一*; 仲野 友英
Physics of Plasmas, 13(1), p.013301_1 - 013301_9, 2006/01
被引用回数：60 パーセンタイル：85.91(Physics, Fluids & Plasmas)静電プローブを用いたプラズマ計測では、特に低温プラズマで電流-電圧特性に異常がみられ、電子温度・密度の評価が難しくなる場合がある。一方、電子温度・密度は分光計測(中性ヘリウムの発光線の強度比を用いる)からも評価することができる。この2つの計測法で得られた電子温度・密度を比較するため、名古屋大学のダイバータシミュレータNAGDIS-IIでヘリウムプラズマを用いて実験を行った。その結果、電子温度・密度ともに分光計測から得られた値の方がわずかに大きかった。この理由を放射輸送などの効果を取り入れた解析コードにより議論する。
田中 宏彦*; 大野 哲靖*; 朝倉 伸幸; 辻 義之*; 梶田 信*
no journal, ,
大型トカマク装置JT-60Uにおいて、非接触ダイバータ状態におけるスクレイプ・オフ層/ダイバータプラズマ中の静電揺動信号を高速サンプリング計測した。高速掃引プローブやダイバータプローブから得られた信号に各種統計的手法を適用することにより、X点近傍のイオン飽和電流揺動中に正にバースト的な波形が支配的に現れることが明らかとなった。これは接触ダイバータ状態時には見られない特性であり、非接触ダイバータ状態時に何らかの間欠的現象が発生、あるいは増大しているものと考えられる。これらの揺動信号に種々の統計的解析手法(スペクトル解析,条件付き平均など)を適用し、それらの解析結果を比較することにより、揺動現象の特性を明らかにした。
河上 翔*; 柴田 欣秀*; 渡邊 清政*; 大野 哲靖*; 梶田 信*; 岡本 征晃*; 諫山 明彦; 杉原 正芳*; 河野 康則; Lukash, V. E.*; et al.
no journal, ,
トカマク型核融合装置においてディスラプションが発生すると第一壁や真空容器に熱的・電磁的な負荷を与えることから、ディスラプションの特性を理解して予測・回避・緩和のためのシナリオを確立することが重要である。今回、ディスラプション発生時のプラズマ電流の減衰過程に関して、JT-60Uの実験結果と2次元軸対称MHD平衡計算コードDINAの計算結果とを比較した。DINAの計算においてパワーバランスから解いた電子温度を用いた場合、プラズマ電流の時間発展は実験に比べて速い減衰となった。また、電子温度を100eV、実効電荷を17で一定値として計算した場合、プラズマ電流とプラズマ断面積の減衰は実験とよい一致を示したが、ディスラプション開始時刻における内部インダクタンスは実験値より低くなり、その時間発展も実験とは異なるものとなった。DINAでは電子温度分布を一定としているが、実際は一定ではない分布を持つことから、内部インダクタンスの差異の原因の1つとして電子温度分布が考えられる。
南 沙樹*; 末岡 茂; 福田 将眞; Malatesta, L.*; 河上 哲生*; 東野 文子*; 梶田 侑弥*; 田上 高広*
no journal, ,
The Tanigawa-dake area, in the southern end of the Northeast Japan arc, hosts such granites of late Miocene to Pliocene ages ranging from 6.0-5.5 Ma, ca 4.0 Ma to 3.3-3.2 Ma (zircon U-Pb). Previous studies also reported zircon (U-Th)/He dates (ZHe) of 3.3-1.4 Ma and apatite (U-Th-Sm)/He (AHe) dates of 2.8-1.0 Ma for these young granites and the Cretaceous granites. Exhumation rates of 0.3-1.7 mm/yr were estimated by AHe dates and assumption of constant geothermal gradients of 40-60 K/km. However, the AHe dates might reflect initial cooling phase of the young plutons as well as cooling derived from exhumation, potentially leading to an overestimation of exhumation rates in the Tanigawa-dake area. This study aims to constrain a more reliable exhumation history. We applied two methods for the youngest pluton (ca 3.3 Ma): (1) Al-in-Hbl geobarometry to estimate the emplacement depth and (2) 1D numerical simulation of geothermal structure based on heat advection-diffusion-production equation to explore the best cooling/exhumation histories consistent with the reported zircon U-Pb age, ZHe and AHe dates. As a result of Al-in-Hbl geobarometry, solidification pressures of 0.9-2.6 kbar were estimated. Emplacement depths derived from these pressures are 3.4-9.5 km. Exhumation rates were calculated to be 1.0-2.9 mm/yr for the youngest pluton, assuming an intrusive age of ca 3.3 Ma. In the 1D heat advection-diffusion-generation model, the best exhumation rates are ca 1.2 mm/yr and the best emplacement depth is ca 4.0 km. Comparing with the exhumation rate estimated from the AHe age of ca 1.0 Ma in the same pluton, the exhumation rates by geobarometry are equal to or higher than the rate by AHe date. Similarly, the modeled rate fits with the exhumation rate by AHe age. This indicates that the initial cooling was finished by the time of the AHe date for ca 3 Ma pluton, i.e., the previous geothermal structure in this area had relaxed to the current one.
吉田 憲正*; 梶田 晋吾*; 鳥井 弘之*; 長谷川 信; 芦田 敬
no journal, ,
2007年春の年会での報告に続いて、構築したビジネスモデルでプロジェクトを実施する場合の社会的波及効果と事業を行ううえでのリスクについて評価を行った。さらに、評価結果に基づいたリスク分担・回避策等の枠組みの検討も行った。
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。
波多江 仰紀; 成原 一途*; 山田 一博*; 吉田 英次*; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*; 南 貴司*; 舟場 久芳*; 梶田 信*; 北村 繁; et al.
no journal, ,
トムソン散乱計測において、プラズマを透過したレーザー光は、プラズマによる減衰がほとんどないため、位相共役鏡で折り返して再利用し、一対の位相共役鏡間にレーザービームを閉じ込めることにより、散乱光を数倍以上に増大させるマルチパストムソン散乱法をこれまでに提案した。本研究では、この手法を発展させ、レーザービームの往路と復路の散乱光を、ディレイラインを用いて時間的に分離し、それぞれのスペクトルを独立に評価することにより、高時間分解でトムソン散乱計測を行うことを目的とする。本研究における実証試験は大型ヘリカル装置(LHD)で行う。LHDでは典型的な散乱角が167であり、比較的大きな散乱角を有するため、前方・後方散乱配置による測定温度領域の拡大も期待できる。本研究の準備段階として、計測用のレーザーとして使うために、既存の試験用のYAGレーザー装置(既製品、2台)を用いて改造を行う。この改造では、1台目のレーザー(Continuum Precision II、レーザーエネルギー0.65J)を、発振器と初段アンプに、2台目のレーザー(Continuum Precision、レーザーエネルギー1J程度)を位相共役鏡搭載パワーアンプとして用いる。位相共役鏡を用いてダブルパス増幅を行い、エネルギー1.5J程度、繰り返し10Hzの性能を目標として改造中である。
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。
