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尾関 秀将; 礒野 高明; 河野 勝己; 齊藤 徹; 川崎 勉; 西野 克巳; 奥野 清; 木戸 修一*; 仙波 智行*; 鈴木 洋三*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), p.4200804_1 - 4200804_4, 2015/06
被引用回数：0 パーセンタイル：100(Engineering, Electrical & Electronic)JAEA is planning performance test of 50 m Toroidal Field (TF) conductor of ITER using Central Solenoid Model Coil (CSMC) test facility at Naka-site in Japan. In order to test the conductor, "TF Insert Coil" (TFIC) is under fabrication in cooperate with Hitachi, Ltd. TFIC is a solenoid coil wound in 1.44 m diameter. It is going to be installed into the bore of CSMC, whose maximum magnetic field is 13 T. The maximum driven current of TFIC is 68 kA. In order to prepare for fabrication of TFIC, several trials of components including windings, removal of Cr plating of the strands, welding and compaction of terminal sleeve were carried out for process qualification. The results of trials showed that the winding dimater satisfied its criterion, the Cr plating was clearly removed using non-woven cloth soaked into HCl solution, the mechanical strengths at 4 K of welds at the terminal were enough. Eventually, the fabrication process qualification of TFIC was completed.
野田 章*; 中尾 政夫*; 岡本 宏巳*; 大崎 一哉*; 百合 庸介; 想田 光*; 頓宮 拓*; 神保 光一*; Grieser, M.*; He, Z.*; et al.
Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.28 - 33, 2014/07
Three-dimensional (3D) cooling of 40-keV 
Mg
ion beams with Doppler laser cooling and the coupling resonance has been demonstrated in the storage ring S-LSR of Kyoto University toward the production of ultralow-emittance beams, in other words, ultracold beams and so-called crystalline beams. So far, the transverse temperatures of 6 K and 2 K have been experimentally attained in the horizontal and vertical directions, respectively, at a low beam intensity of about 
ions in the ring. These temperatures are the lowest ever attained by laser cooling of ion beams. Systematic molecular dynamics simulations predict the realization of further lower temperatures, 
1 mK and 0.1 K in the longitudinal and transverse directions, respectively, if the laser spot size and detuning are properly adjusted even with such a low laser power ( 10 mW) as utilized in the experiments at S-LSR. A 3D ordered state of the beam with 3D laser cooling is also predicted. Recent experimental achievements and latest simulation results are presented.
野田 章*; 中尾 政夫*; 想田 光*; 頓宮 拓*; 神保 光一*; 岡本 宏巳*; 大崎 一哉*; 百合 庸介; Meshkov, I.*; Smirnov, A.*; et al.
Proceedings of 23rd Russian Particle Accelerator Conference (RuPAC 2012) (Internet), p.48 - 52, 2012/09
Various approaches to attaining low-temperature beams have been continued in the cooler storage ring S-LSR at Kyoto University. One-dimensional ordering of electron-cooled 7-MeV protons was realized with an abrupt longitudinal temperature jump from 2 K to 0.3 K at a particle number of around 2000. Laser cooling has been applied to 40-keV Mg beams toward the realization of crystalline beams. For a coasting beam, the lowest longitudinal temperature of 3.6 K was attained at 
ions. The temperature was limited due to intra-beam scattering (IBS). On the other hand, the transverse temperature of the beam indirectly cooled through IBS was saturated at 500 K for 
ions. In order to cool the transverse direction further, synchro-betatron resonance coupling has been applied to a bunched Mg beam. The transverse temperature has been reduced to the order of 
K at the beam intensity of ions by the reduction of the beam intensity using a scraper.
田中 康規*; Smirnov, R. D.*; Pigarov, A. Y.*; 竹永 秀信; 朝倉 伸幸; 上杉 喜彦*; 大野 哲靖*
Journal of Nuclear Materials, 415(Suppl.1), p.S1106 - S1110, 2011/08
被引用回数：7 パーセンタイル：44.16(Materials Science, Multidisciplinary)トカマク型核融合プラズマ装置の炭素材ダイバータ部には、高エネルギー密度流束が照射されるため、ダイバータ面からカーボンダストが発生する。このカーボンダストの発生は、ダイバータ板・第一壁の損耗,燃料トリチウムの取り込み・放射化,炉心プラズマ中への不純物混入等多くの問題に関与する課題である。このため、このダスト輸送を詳細に把握し制御することが重要である。本報では、ダスト輸送コードDUSTTを改良し、JT-60Uの背景プラズマに対して適用できるようにした。背景プラズマのパラメータはUEDGEコードを用いて計算し、この背景プラズマ中でのダスト粒子の3次元挙動を計算した。本計算においては、ダスト粒子の質量保存,エネルギー保存式も同時に解き、ダスト粒子の半径変化,温度変化も計算している。その結果、ダスト粒子の寿命はその軌道の最終段階でのイオン密度に依存することがわかった。
冨田 幸博*; 河村 学思*; Smirnov, R.*; 滝塚 知典; Tskhakaya, D.*
Journal of Nuclear Materials, 390-391, p.164 - 167, 2009/06
被引用回数：3 パーセンタイル：72.81(Materials Science, Multidisciplinary)斜行磁場中の垂直なプラズマ対向壁からの球形ダスト粒子の離脱条件を解析的に調べた。ポアソン方程式か、ダストの離脱力を決めるシース電場を求めた。電場は磁場が壁に平行に近くなるほど減少する。一方プラズマ流は適度な斜行磁場中で大きくなる。強磁場中では、離脱可能ダストの半径は磁場入射が壁に鋭角になるほど大きくなる。また弱磁場中では、中間入射角のとき、すべてのダストが離脱できなくなる。
冨田 幸博*; Smirnov, R. D.*; 滝塚 知典; Tskhakaya, D.*
Contributions to Plasma Physics, 48(1-3), p.285 - 289, 2008/03
被引用回数：6 パーセンタイル：71.96(Physics, Fluids & Plasmas)球形ダスト粒子がプラズマ対向壁から離脱するときの条件に対する斜め磁場の効果を解析的に調べた。解析では、プラズマの磁気プレシースとデバイシースを取り入れた。デバイシース電位降下が大きいとき、壁から離脱するダスト粒子の半径は、磁場の壁入射角度が浅くなるほど、大きくなることがわかった。この半径より小さいダストだけが壁から離脱できる。一方電位降下が小さいとき、磁場の壁入射角度によっては、すべてのサイズのダスト粒子が離脱できなくなることがわかった。この解析結果は、壁から離脱するダストのサイズを、プラズマ密度,温度又は壁バイアス電位で制御できる可能性を示した。
冨田 幸博*; Smirnov, R.*; 中村 浩章*; Zhu, S.*; 滝塚 知典; Tskhakaya, D.*
Journal of Nuclear Materials, 363-365, p.264 - 269, 2007/06
被引用回数：5 パーセンタイル：59.58(Materials Science, Multidisciplinary)プラズマ中のダスト粒子の挙動の研究では、プラズマはマクスウェル分布していると通常仮定している。ダスト粒子が導体壁上にあるとき、それを取り囲むプラズマはマクウェル分布と大きく異なっている。この論文では、電子速度分布の先端が切り取られていることにより、球形ダスト粒子がプラズマ対向壁から離脱するための条件がどう影響されるかを調べる。先端切取りの効果により、壁上の電場は、マクスウェル分布のときに比べ大きくなる。この増大された壁上電場のために、重力が壁から離れる向きにあるときのダスト粒子離脱条件領域は小さくなる。
白井 敏之*; 田辺 幹夫*; 想田 光*; 池上 将弘*; 藤本 慎司*; 頓宮 拓*; 野田 章*; 野田 耕司*; 渋谷 真二*; 藤本 哲也*; et al.
Proceedings of 9th Symposium on Accelerator and Related Technology for Application, p.19 - 22, 2007/06
The ion storage ring, S-LSR has an electron beam cooler and a laser cooling system. The electron cooler for S-LSR was designed to maximize the effective cooling length in the limited drift space of the ring. Various experiments have been carried out using the electron beam cooling, such as the sweep electron cooling, the one-dimensional ordering experiment of protons, and the short bunch generation. The laser cooling experiment is also currently in progress. Concerning the one-dimensional ordering experiment, the first proton ordering was successfully confirmed. An abrupt drop in the momentum spread and the Schottky noise power have been observed at the proton number of 2000 with electron currents of 25 mA. The transition temperature of the proton ordering is 0.17 meV in the longitudinal direction.
Bonoli, P. T.*; Harvey, R. W.*; Kessel, C. E.*; Imbeaux, F.*; 及川 聡洋; Schneider, M.*; Barbato, E.*; Decker, J.*; Giruzzi, G.*; Forest, C. B.*; et al.
Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03
ITER定常運転プラズマを対象として、複数の低域混成波(LH)電流駆動計算コードを比較した。LH計算コードには2次元速度空間で定義されたFokker-Planck方程式をもとにしたコード及び1次元Fokker-Planck方程式をもとにしたコードがあり、2次元Fokker-Planckコードは最も適切な取り扱いをしていると考えられる。2次元コードは1次元コードに比べて40%程度大きいLH駆動電流を与えた。また、捕捉粒子効果の考慮も重要であることもわかった。さらに、バウンス平均したオペレータの導入が必要であり、バウンス平均していないオペレータを使った場合30%程度計算結果が異なる。また、核融合生成物である3.5MeVのアルファ粒子によるLH波の吸収を評価した。アルファ粒子の異常輸送によりLH波吸収領域でのアルファ粒子密度が増加する場合でも、LH波周波数3.7GHzにおいてアルファ粒子により吸収されるLHパワーは7.7%と小さく、LH機器の設計値である5GHzに対して周波数選択の余地があることを示した。
冨田 幸博*; Smirnov, R.*; 滝塚 知典; Tskhakaya, D.*
Journal of Plasma Physics, 72(6), p.1015 - 1018, 2006/12
被引用回数：2 パーセンタイル：92.12(Physics, Fluids & Plasmas)プラズマ対向壁上の球状導体ダスト粒子に誘起される電荷について解析的に調べた。外部の非一様電場を軸方向座標の多項式により近似し、境界条件の取り入れのために双曲座標を導入する。この解析結果を導体壁前のデバイシースの非一様電場中にあるダストに適用した。この結果はダストを取り巻くプラズマによる遮蔽効果の解析に有効である。
冨田 幸博*; Smirnov, R.*; 滝塚 知典; Tskhakaya, D.*
Contributions to Plasma Physics, 46(7-9), p.617 - 622, 2006/09
被引用回数：4 パーセンタイル：83.81(Physics, Fluids & Plasmas)プラズマ対向壁から球形ダスト粒子が離脱する条件に対する重力の影響を1次元解析により調べた。重力が壁方向に向くとき、ダストの離脱には大きな電場力が必要であり、そのための壁電位閾値が存在する。閾値はプラズマ条件に依存せず、ダスト粒子形状に依存する。壁電位が閾値より大きく、かつダスト粒子半径がある臨界半径より小さなとき、ダストは離脱できる。重力が大きいと臨界半径は小さくなる。プラズマ密度,温度等のプラズマパラメータ及び壁電位を変化させて、壁から離脱するダスト粒子の大きさを制御できることが、この解析結果からわかった。
Smirnov, R.*; 冨田 幸博*; Tskhakaya, D.*; 滝塚 知典
Contributions to Plasma Physics, 46(7-9), p.623 - 627, 2006/09
被引用回数：6 パーセンタイル：76.31(Physics, Fluids & Plasmas)プラズマ対向壁上に導電性球形ダスト粒子があるときのシース形成について自己無撞着な2次元粒子シミュレーションを行った。ダストの荷電状態のダスト粒子半径依存性及び壁電位依存性を求め、そのシミュレーション結果を簡単な1次元モデルと比較した。1次元モデルの有効性を評価することが可能となった。また、プラズマによるダスト粒子の遮蔽効果を明らかにすることができた。
Smirnov, M. B.*; Skobelev, I. Y.*; Magunov, A. I.*; Faenov, A. Y.*; Pikuz, T. A.*; 福田 祐仁; 山川 考一; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; et al.
Journal of Experimental and Theoretical Physics, 98(6), p.1123 - 1132, 2004/06
高強度レーザーと10
-10
個の原子から構成される巨大クラスター(マイクロドロップレット)との相互作用について検討を行った。巨大クラスターの大きさは、レーザー波長に匹敵する大きさである。高強度レーザーパルス照射によって誘起される巨大クラスターのダイナミクスを記述するモデルを開発し、レーザーパルス通過後に起こるさまざまな過程を解析した。その結果、巨大クラスタープラズマは過熱状態にあることが理論的に示された。すなわち、プラズマの温度は、プラズマ中の多価イオンのイオン化ポテンシャルにほぼ等しいことがわかった。また、巨大クラスタープラズマのパラメータは、レーザーパルスの形状やパルス幅に依存しないことがわかった。これら理論的結果は、日本原子力研究所100TWレーザーのパラメータをさまざまに変化させながら行った(パルス幅:30-500fs,レーザー強度:6
10
-210
W/cm
)巨大クリプトンクラスターと巨大キセノンクラスターからのX線測定実験によって支持された。
冨田 幸博*; Smirnov, R.*; Chutov, Y.*; 高山 有道*; 滝塚 知典
Contributions to Plasma Physics, 44(1-3), p.162 - 167, 2004/04
被引用回数：2 パーセンタイル：92.85(Physics, Fluids & Plasmas)負に荷電したダスト粒子によるダイバータ板近傍の静電ポテンシャルの形成を1次元運動論解析で調べた。負に荷電したダスト粒子はイオンシースポテンシャル降下を減少させる。大きな径(100micron)のダスト粒子はそのダスト/プラズマ密度比が小さい時(
10to-8)でも大きくポテンシャル降下を減少させる。プラズマの粒子束はダスト粒子による吸収で顕著に減少する。
Smirnov, R.*; 冨田 幸博*; 滝塚 知典; 高山 有道*; Chutov, Y.*
Contributions to Plasma Physics, 44(1-3), p.150 - 156, 2004/04
被引用回数：9 パーセンタイル：68.09(Physics, Fluids & Plasmas)ダイバータプラズマの静電シースとイオン化プレシースの中のダスト粒子運動について運動量及び荷電方程式を用いた数値シミュレーションを行った。ダイバータにおけるプラズマパラメータの分布は電子衝突電離効果を取り入れた粒子シミュレーションにより求めた。大きな半径のダスト粒子はダイバータ板から放出されないことを見いだした。中サイズ半径の粒子は放出されるが板に戻される。小半径の粒子は板から放出されてダイバータプラズマ中の平衡位置に到達する。
冨田 幸博*; Smirnov, R.*; Chutov, Y.*; 高山 有道*; 滝塚 知典
プラズマ・核融合学会誌, 6, p.429 - 432, 2004/00
負に荷電したダスト粒子による壁近傍の静電ポテンシャル形成について1次元運動論解析を行った。不動のダスト粒子が一様に分布する系を考える。負荷電のダスト粒子はイオンシース電位降下を減少させることを明らかにした。壁板上で電場を零とするダスト密度の閾値がある。この閾値より高いダスト密度において、静電ポテンシャルに固定振動が現れる。この振動がダストイオン音波であることを明らかにした。その波長はデバイ長のオーダーであり、ダストの密度により係数が決まる。
Smirnov, R.*; 冨田 幸博*; 滝塚 知典; 高山 有道*; Chutov, Y.*
プラズマ・核融合学会誌, 6, p.752 - 755, 2004/00
壁近傍プラズマ中のダスト粒子の挙動について広範囲のダスト半径と質量にわたって調べた。ダストの運動と荷電の方程式を、1次元粒子モデルで模擬されたシースと電離プレシースを持つプラズマ中で解析した。ダスト粒子に働く電場とイオン抗力の釣り合いから、挙動について二つの臨界ダスト半径が存在することがわかった。第一臨界半径は壁に留められる条件、第二臨界半径は短域振動から長域振動への遷移条件である。遅延荷電効果により、第二臨界半径の質量依存性は不明瞭になる。
Smirnov, R.*; 冨田 幸博*; 滝塚 知典; 高山 有道*; Chutov, Y.*
NIFS-784, 9 Pages, 2003/10
ダイバータプラズマ中のダスト粒子運動について運動量及び荷電方程式を用いた数値シミュレーションを行った。本報では、ダイバータにおけるプラズマパラメータの分布は電子衝突電離効果を取り入れた粒子シミュレーションにより求めた結果、大きな半径のダスト粒子はダイバータ板から放出されないことを見いだした。また、中サイズ半径の粒子は放出されるが板に戻されること、小半径の粒子は板から放出されることについて記述している。
尾関 秀将; 礒野 高明; 河野 勝己; 齊藤 徹; 川崎 勉; 西野 克巳; 奥野 清; 木戸 修一*; 仙波 智行*; 鈴木 洋三*; et al.
no journal, ,
国際熱核融合実験炉(ITER)のトロイダル・フィールド(TF)コイル用超伝導導体の性能を評価するため、原子力機構はTFインサート・コイル(TFIC)という直径1.44mで8.875ターンの巻線部を有するTF導体を用いたソレノイドコイルをメーカーとの協力により製作した。TFICは、原子力機構の所有する中心ソレノイドモデルコイル施設の中心ボアに据付され、最大13Tまでの外部磁場環境下で性能試験が行われる。TFICの製作にあたっては、TF導体及びTFICの構造を考慮した製作技術を確立する必要があった。原子力機構では、その製作過程で適用する製作技術について試作を実施し、超伝導素線へのダメージが無く、構造的強度が十分で、かつ、製作プロセスが適切に完了可能であるかという観点から、解体試験及び極低温度を含む温度領域での機械試験を実施した。上記試験の結果から、各製作プロセスである導体巻線・Crめっき除去・電気継手部の溶接・熱処理・導体絶縁のための樹脂含浸工程を確立し、TFインサート・コイルの製作を問題なく完了することができた。本発表では、上記試作結果とTFICの製作プロセスについて報告する。
