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小川 宏明; 杉江 達夫; 河西 敏*; 勝沼 淳*; 原 玲丞*; 武山 芸英*; 草間 義紀
Fusion Engineering and Design, 83(10-12), p.1405 - 1409, 2008/12
被引用回数：15 パーセンタイル：66.71(Nuclear Science & Technology)ダイバータ不純物モニターは、ITERのダイバータ部から発光する不純物イオン,重水素及びトリチウムのスペクトル線の強度分布を測定し、不純物制御及びダイバータ制御に使用するデータを提供するための計測装置である。これまで進めてきた光学設計をもとに、シャッターを含めた先端部光学系の機械設計を行い、ITERで想定される核発熱を仮定した熱解析を行った。その結果、十分な冷却流路を確保し、ミラーホルダーを熱伝導率の高い銅合金で製作することにより、ミラーを熱伝導のみで冷却できることを明らかにした。本モニターでは、広い波長範囲(200
1000nm)で色収差を補正したカセグレン型集光光学系やマイクロ光学素子(マイクロレトローリフレクターアレイ,マイクロレンズアレイ)等の新しい光学機器を使用する光学設計を採用した。そこで、これらの機器の試作・試験を行った。試作したマイクロレトローリフレクターアレイの反射率は17%(波長:400nm)27%(波長:850nm)であり、感度較正に必要な反射光強度が得られる見通しであることを確認した。また、試作したカセグレン型望集光光学系の焦点距離は設計値と2%以内で一致しており、良好な結像特性が得られた。
小川 宏明; 杉江 達夫; 河西 敏*; 勝沼 淳*; 原 玲丞*; 武山 芸英*; 草間 義紀
no journal, ,
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強度分布を測定し、不純物制御及びダイバータプラズマ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。光学設計では、集光光学系をカセグレン型光学系とし、その結像面にマイクロレンズアレイを配置してトロイダル方向に測定視野を拡げ、光ファイバーへの入射光量の増加を図った。これらの機器を使用してITERで要求される空間分解能(50mm以下)を満足する設計ができた。次に、光学設計に基づく先端部光学系の機械設計をもとに熱解析を行い、核発熱による先端部光学系の温度分布,熱歪みを解析し、光学性能に与える影響を評価した。その結果、3枚のミラーを一つのモジュールに配置した一体型の上部ポート光学系では測定位置が約20mm移動する程度であるが板状のミラーホルダーを組合せた分散型の水平ポート光学系では測定位置が150mm程度移動することがわかった。一連の解析により、冷却流路を確保しやすい一体型構造の方が除熱の観点からは優れていることが示された。さらに、マイクロレンズアレイ,マイクロレトローリフレクター,カセグレン集光系等の試作を行い、現在、光学性能試験を進めている。
小川 宏明; 杉江 達夫; 河西 敏*; 勝沼 淳*; 原 玲丞*; 武山 芸英*
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分布を測定し、不純物制御及びダイバータプラズマ制御に使用するデータを提供するための計測装置である。現在、光学機器の機械設計と試作試験を実施している。機械設計では、二重の真空窓を迷路構造とするために使用するミラーの光軸調整機構付きホルダーの設計を行った。このミラー及びホルダーは、高温,高真空,高磁場中に設置される。そのため、ホルダーの回転軸にジルコニウム製の滑り軸受けを使用し、アクチュエーターとして超音波モーターを使用する設計とした。さらに真空境界には溶接により真空封じするように改造した直線導入端子を使用した。このような部品を使用して、当初の目標値である俯角/仰角とも設定値から最大
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,最小回転角0.01の範囲で調整できるホルダーを設計することができた。試作・試験では、集光光学系に使用する予定の石英製のマイクロレンズアレイをプレス加工で試作し、結像特性及び表面粗さを測定した。その結果、加工に使用する金型を切削加工で製作後、表面を研磨することにより、使用可能なマイクロレンズアレイを製作できることを確認した。
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
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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。
