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論文

NIBS 2020 reference sheets

Sarmento, T.*; W$"u$nderlich, D.*; Fantz, U.*; Friedl, R.*; Rauner, D.*; 津守 克嘉*; Shenjin, L.*; Chen, W.*; Bollinger, D.*; 小栗 英知; et al.

AIP Conference Proceedings 2373, p.110001_1 - 110001_18, 2021/08

NIBS 2020に参加した世界中の研究機関の負水素イオン源の状況及びそれらを用いた核融合及び加速器研究施設の情報をまとめた。

論文

Time evolution of negative ion profile in a large cesiated negative ion source applicable to fusion reactors

吉田 雅史; 花田 磨砂也; 小島 有志; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 平塚 淳一; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; Grisham, L. R.*; 津守 克嘉*; et al.

Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B144_1 - 02B144_4, 2016/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:44.58(Instruments & Instrumentation)

ITERおよびJT-60SAのような大型負イオン源では、大面積の引出領域から大電流負イオンビームを生成するために、負イオン生成を高めるセシウム(Cs)を供給する。しかし、この大型負イオン源内のCsの挙動と、負イオン生成の空間分布との関係は実験的に明らかにされていない。そこで、ITER級の大きさを有するJT-60負イオン源内のCsおよび負イオン生成の空間分布の時間変化を調べた。その結果、Csの供給量0.4gまでCsの指標となるCsの発光強度、および負イオン生成に変化はなかった。これは、Csが供給口付近の水冷されたイオン源内壁に吸着しているものと考えられる。その後、Csの発光強度および負イオン生成は供給口直下付近の引出領域から増加した。Csの中性・イオン輸送計算の初期結果によると、負イオン生成が増加し始めた領域と、供給口付近でプラズマによりイオン化したCsの輸送位置は概ね一致した。さらにCsを供給し続けることで負イオン生成の増加した領域は徐々に拡大し、供給量約2gで一様な大電流ビームを生成した。以上の結果より、負イオン生成にはイオン化したCsの輸送が重要な役割を担っていることが分かった。

論文

Development of a negative hydrogen ion source for spatial beam profile measurement of a high intensity positive ion beam

神藤 勝啓; 和田 元*; 西田 睦聡*; 出村 康拡*; 佐々木 大地*; 津守 克嘉*; 西浦 正樹*; 金子 修*; 木崎 雅志*; 笹尾 眞實子*

AIP Conference Proceedings 1390, p.675 - 683, 2011/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.19

A negative ion beam probe system has been proposed as a new tool to diagnose beam profiles of high intensity positive ion beams such as the high intensity continuous-wave (CW) D$$^+$$ beam for the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF). To monitor beam profile of the positive ion beam from a remote position, a negative ion beam is injected into the positive ion beam perpendicularly, and the negative-ion-beam attenuation due to the beam-beam interaction is measured at each point. In a low barycentral energy region, the additional electrons of the negative ions with the small electron affinity are easily detached by collisions with the positive ions. To validate the system capability, an experimental study with a low-energy intense He$$^+$$ beam system has been started for the proof-of-principle (PoP) experiment. For the probe beam source, an H$$^-$$ ion source to produce the H$$^-$$ beam with a rectangular shape of 70 mm $$times$$ 2 mm has been designed and assembled. The long side of the rectangle can cover the entire cross section of the He$$^+$$ beam around the focal point, while the short side should be thin not to disturb the target beam. It is installed on a small test stand to measure the beam quality of the H$$^-$$ beam. Experimental results of the H$$^-$$ beam extracted from the small source will be presented.

論文

A Negative ion beam probe for diagnostics of a high intensity ion beam

神藤 勝啓; 和田 元*; 金子 修*; 津守 克嘉*; 西浦 正樹*; 笹尾 眞實子*; 木崎 雅志*

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.999 - 1001, 2010/05

大出力正イオンビームのプロファイルを診断するための新方式として、われわれは負イオンビームプローブシステムを提案した。IFMIFの2本の線形加速器は加速器駆動型中性子源として、各々が40MeV/125mA連続重陽子ビームを供給する。連続運転中は極大電流ビームと高放射線レベルのために、ビーム光学やメンテナンス等の観点からビーム輸送系で通常の診断方式による測定は困難である。高エネルギー粒子との衝突により容易に付加電子が脱離する負イオンのビームを正イオンビームに対して遠方より垂直に入射して、ビーム=ビーム相互作用による負イオンビームの減衰量を各位置で調べることにより、ビームプロファイルを診断することが可能になる。われわれは平成21年度よりこの新しいビームプロファイルモニターシステムの原理検証実験を開始した。本発表では、その実験原理及び方法、本研究のために製作したシート状ビーム生成用水素負イオン源の性能評価とともに、IFMIFビーム輸送系への応用の見通しについて報告する。

論文

Dynamics of ion internal transport barrier in LHD heliotron and JT-60U tokamak plasmas

居田 克巳*; 坂本 宜照; 吉沼 幹朗*; 竹永 秀信; 永岡 賢一*; 林 伸彦; 大山 直幸; 長壁 正樹*; 横山 雅之*; 舟場 久芳*; et al.

Nuclear Fusion, 49(9), p.095024_1 - 095024_9, 2009/09

 被引用回数:26 パーセンタイル:72.4(Physics, Fluids & Plasmas)

LHDヘリオトロン装置とJT-60Uトカマク装置におけるイオン系内部輸送障壁形成と不純物輸送のダイナミックスの比較について分析した。特に、両装置においてイオン温度等を測定する荷電交換分光装置の高性能化が行われ、次のような新しい知見を得ることができた。まず、内部輸送障壁の形成位置について、JT-60Uでは形成位置が外側へ拡大しつつ局在化するが、LHDではターゲットプラズマに依存して内側あるいは外側に移動する。また、不純物輸送に関しては、JT-60Uでは内向きの対流があるのに対して、LHDでは外向きの対流によって不純物ホールが形成されることを明らかにした。LHDにおいて観測された外向きの対流は、新古典理論の予想と相反しており、今後さらなる分析を行う予定である。

論文

Spectroscopic observations of beam and source plasma light and testing Cs-deposition monitor in the large area negative ion source for LHD-NBI

岡 良秀*; 津守 克嘉*; 池田 勝則*; 金子 修*; 永岡 賢一*; 長壁 正樹*; 竹入 康彦*; 浅野 英児*; 駒田 誠司*; 近藤 友紀*; et al.

Review of Scientific Instruments, 79(2), p.02C105_1 - 02C105_4, 2008/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Instruments & Instrumentation)

LHD用負イオンNBI装置における、ビーム引出時のプラズマ源中のセシウム(Cs)分光強度を調べた。その結果、ビーム加速を行うと、CsI(中性Cs)とCsII(Cs$$^{+}$$)の両方の分光ラインが急激に増加し、その増加は10秒パルスの間、継続することが明らかとなった。この原因は、正イオンの逆流がプラズマ源の内壁に衝突し、内壁に付着していたCsを蒸発/スパッターするのではないかと考えている。

論文

Heating and current drive by N-NBI in JT-60U and LHD

金子 修*; 山本 巧; 秋場 真人; 花田 磨砂也; 池田 勝則*; 井上 多加志; 永岡 賢一*; 岡 良秀*; 長壁 正樹*; 竹入 康彦*; et al.

Fusion Science and Technology, 44(2), p.503 - 507, 2003/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

負イオンNBI装置は、ITER 等の核融合プラズマを加熱・電流駆動するための効果的かつ信頼性ある装置として期待されている。負イオン生成やビーム発生の技術開発は、1980年代に世界的に開始され、現在までに、著しく進展してきた。特に、日本では、二つの大型核融合開発プロジェクトで核融合プラズマの実験研究のために負イオンNBI装置を実際に用いた計画を進めている。一つは、日本原子力研究所におけるJT-60Uトカマク計画であり、他の一つは核融合科学研究所のLHDヘリオトロン計画である。これらの計画は、負イオンNBI装置の開発を更に促進し、両研究所で順調に開発成果を上げてきた。JT-60Uでは、1996年に最初のビーム入射実験を行い、その後、1998年には、LHDでビーム入射実験が行われた。これらは、トカマク及びヘリオトロンでの最初の負イオンNBI装置を用いた加熱・電流駆動実験であり、将来有望な成果が得られた。

口頭

負イオンビーム入射による大強度正イオンビームモニターの開発

神藤 勝啓; 和田 元*; 今北 真輔*; 金子 修*; 津守 克嘉*

no journal, , 

IFMIFで用いられる大強度CW重水素正イオンビームでビームプロファイルを調べるモニターとして、既存の方式ではビームの散乱や損失,ビーム光学に悪影響を与える等の問題が生じる可能性がある。そこで、これに替わる方式として、負イオンビームプローブ法を用いた大強度正イオンビームプロファイルモニター(BPM)を考案した。負イオンプローブビームを、ターゲットとなる正イオンビームに対して垂直に入射して、位置方向での負イオンビームの減衰量を診ることでプロファイルを調べるため、従来の方式の問題点を克服し、かつ加速器運転中にリアルタイムでモニターすることが可能となる。本発表では、核融合科学研究所NBIテストスタンドで行う予定の新方式BPMの原理検証実験(POP)計画について報告する。POPでは、小型カマボコ型負イオン源で幅広薄型の矩形ビームを生成して、大強度正イオンビームに対して垂直に入射することで正イオン,中性粒子,負イオンの混合ビームが生じる。このビームの混合比を調べることで、大強度正イオンビーム断面のプロファイルに焼き直して、ビームを診断する予定である。

口頭

負イオンビームを用いた高エネルギービームプロファイル診断,2

神藤 勝啓; 和田 元*; 西田 睦聡*; 出村 康拡*; 佐々木 大地*; 津守 克嘉*; 木崎 雅志*; 西浦 正樹*; 金子 修*; 笹尾 眞實子*

no journal, , 

現在計画中のIFMIF(国際核融合材料照射施設)で用いられる大強度重陽子加速器などのビーム診断は、高放射線環境下で行われることが予想される。前回、ビームプロファイル測定の新しいツールとして、負イオンビームプローブ法を提案した。負イオンビームを正イオンビームに対して垂直に入射して、ビーム同士の相互作用による負イオンビームの荷電交換及び散乱を観測することで、正イオンビームプロファイルを診断する。この原理検証実験を行うために、平成21年度までにプローブ用H$$^{-}$$イオン源を設計・製作してきた。平成22年度は、同志社大学でテストベンチを立ち上げてH$$^{-}$$イオン源より引き出されたビーム品質の測定を行った。その後、イオン源を核融合科学研究所に搬送して、総合工学実験棟NBIテストスタンドで行われてきた大強度強集束He$$^{+}$$イオン源より引き出されたビームを用いた原理検証実験を行うための準備を行っている。イオン源より引き出されたH$$^{-}$$ビームはHe$$^{+}$$ビームと交差後、荷電変換によりH$$^{0}$$及びH$$^{+}$$の混合ビームとなるため、静電分離型粒子検出器を通して、アルミナ蛍光板(デマルケストAF995R)からの発光強度より、プロファイルを調べる。本発表では、この準備状況,今後の予定を報告する。

口頭

Development of a beam profile monitor using a negative ion probe beam for high intensity positive ion beams

神藤 勝啓; 和田 元*; 西田 睦聡*; 木崎 雅志*; 津守 克嘉*; 西浦 正樹*; 金子 修*; 笹尾 眞實子*

no journal, , 

大出力正イオンビームのビームプロファイルを診断するための新しい方式として、負イオンビームプローブシステムを提案してきた。核融合科学研究所のNBIテストスタンドにおいて行われている負イオンビームプローブシステムの原理検証実験の現状について報告する。引き出されるビームの形状が長方形の水素負イオン源がテストスタンドに設置されており、イオン源より引き出された水素負イオンビームの前電流量を測定した。3kVの引き出し電圧で10マイクロアンペアの水素負イオンビームを引き出すことができた。

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