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論文

Neutron scattering studies on short- and long-range layer structures and related dynamics in imidazolium-based ionic liquids

根本 文也*; 古府 麻衣子; 長尾 道弘*; 大石 一城*; 高田 慎一; 鈴木 淳市*; 山田 武*; 柴田 薫; 上木 岳士*; 北沢 侑造*; et al.

Journal of Chemical Physics, 149(5), p.054502_1 - 054502_11, 2018/08

 被引用回数:14 パーセンタイル:68.72(Chemistry, Physical)

Alkyl-methyl-imidazolium ionic liquids C$$n$$mimX ($$n$$: alkyl-carbon number, X: anion) have short-range layer structures consisting of ionic and neutral (alkylchain) domains. To investigate the temperature dependences of the interlayer, interionic group, and inter-alkylchain correlations, we have measured the neutron diffraction (ND) of C$$n$$mimPF$$_6$$ ($$n$$ = 16, 9.5, 8). The quasielastic neutron scattering (QENS) of C16mimPF$$_6$$ was also measured to study the dynamics of each correlation. C16mimPF$$_6$$ shows a first-order transition between the liquid (L) and liquid crystalline (LC) phases at $$T_{rm c}$$ = 394 K. C8mimPF$$_6$$ exhibits a glass transition at $$T_{rm g}$$ = 200 K. C9.5mimPF$$_6$$ has both transitions at $$T_{rm c}$$ = 225 K and $$T_{rm g}$$ = 203 K. In the ND experiments, all samples exhibit three peaks corresponding to the correlations mentioned above. The widths of the interlayer peak at ca. 0.2 $AA$^{-1}$$ changed drastically at the L-LC transitions, while the interionic peaks at ca. 1 $AA$^{-1}$$ exhibited a small jump at $$T_{rm c}$$. The peak position and area of the three peaks did not change much at the transition. The structural changes were minimal at $$T_{rm g}$$. The QENS experiments demonstrated that the relaxation time of the interlayer motion increased tenfold at $$T_{rm c}$$, while those of other motions were monotonous in the whole temperature region. The structural and dynamical changes are characteristic of the L-LC transition in imidazolium-based ionic liquids.

論文

Signal evaluations using singular value decomposition for Thomson scattering diagnostics

東條 寛; 山田 一博*; 安原 亮*; 谷塚 英一; 舟場 久芳*; 波多江 仰紀; 林 浩*; 伊丹 潔

Review of Scientific Instruments, 85(11), p.11D865_1 - 11D865_3, 2014/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:12.4(Instruments & Instrumentation)

In incoherent Thomson scattering diagnostics, stray light of the incident laser, which is frequently generated at the vacuum windows, also causes wrong evaluations of the signal intensities. Because the laser goes through the vacuum windows many times in a double-pass (or multi-pass) scattering system, complicate temporal structures can be seen in the output signals. In this paper, Singular Value Decomposition (SVD) is applied to the output signals in a Thomson scattering diagnostic on Large Helical Device (LHD). The analyzed data were all measured signals for each one spectral channel over one plasma shot. Some noises were filtered and Te was evaluated within good accuracies especially in the second pass (forward scattering). We compared the errors in Te (0.8 - 1.3 keV) from the noise-filtered and from non-filtered data. Use of the filtered data enables suppressing the error in Te measured from the second pass by a factor of $$sim$$ 0.5 at the most.

論文

The "Study on nuclear data by using a high intensity pulsed neutron source for advanced nuclear system" nuclear data project and the characteristics of the neutron beam line for the capture cross section experiments at J-PARC

鬼柳 善明*; 木野 幸一*; 古坂 道弘*; 平賀 富士夫*; 加美山 隆*; 加藤 幾芳*; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; 水本 元治*; 大島 真澄; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.1781 - 1784, 2011/08

 被引用回数:13 パーセンタイル:63.88(Physics, Multidisciplinary)

革新炉システムの開発に資するための包括的な核データ研究のプロジェクトが、2005年から2009年にわたり8つの機関により成功裏に実行された。このプロジェクトにおいて、長寿命核分裂生成物とマイナーアクチニドの中性子捕獲断面積を精密に得ることを目的として、パルス中性子ビームラインが建設された。ビームのエネルギースペクトル,空間分布,パルスが、測定とシミュレーション計算により調べられ、それらはビームラインの設計によるものと一致することがわかった。この論文でわれわれは、本プロジェクトの概要と本ビームラインにより供給される中性子ビームの特性を述べる。

論文

Progress in development of the advanced Thomson scattering diagnostics

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:68.48

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$$_{e}$$ 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.

論文

Experimental investigation of particle pinch associated with turbulence in LHD heliotron and JT-60U tokamak plasmas

田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 大山 直幸; 浦野 創; 鎌田 裕; et al.

Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10

トロイダルプラズマにおける密度分布を決定するパラメータを明らかにするために、LHDヘリカルプラズマとJT-60Uトカマクプラズマの比較研究を行った。両装置において異なる密度分布の衝突周波数依存性が観測された。LHDプラズマでは、衝突周波数が減少するにしたがって磁気軸位置R$$_{rm ax}$$=3.6mでは密度分布のピーキング度が減少し、R$$_{rm ax}$$=3.5mではわずかに増加した。一方、JT-60Uでは衝突周波数が減少するにしたがって密度分布のピーキング度は増加した。LHDプラズマでのR$$_{rm ax}$$の違いによる衝突周波数依存性の違いは、乱流輸送の寄与の違いであると考えられる。R$$_{rm ax}$$=3.5mのLHDプラズマでは、大きな乱流輸送がトカマクと同様な衝突周波数依存性を作り出している。両装置のコア領域において、密度分布が違う場合に揺動の変化が観測されている。JT-60Uでは、密度分布がピーキングした場合に径方向の相関が強くなることが観測された。このことから、粒子拡散と内向き対流速度が増大していることが示唆される。R$$_{rm ax}$$=3.6mのLHDプラズマでは、揺動レベルの増加がホローな密度分布を持つ高パワー加熱時に観測され、拡散の増加を示唆している。ピークした密度分布からホローな密度分布への変化は、新古典輸送の寄与増大による対流速度の内向きから外向きへの変化により引き起こされている。以上の結果よりLHDプラズマの密度分布の衝突周波数依存性は、新古典輸送と乱流輸送の両方によるものであることを明らかにした。

論文

Particle transport and fluctuation characteristics around the neoclassically optimized configurations in LHD

田中 謙治*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 村上 定義*; 若狹 有光*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; 川端 一男*; 徳沢 季彦*; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 3, p.S1069_1 - S1069_7, 2008/08

LHDでの密度分布の測定結果と密度変調実験で評価した粒子輸送係数について報告する。磁気軸位置,トロイダル磁場,加熱パワーを変えたデータセットを用いることにより、さまざまな新古典輸送レベルに対して解析を行った。新古典輸送が極小化された配位(磁気軸位置3.5m,トロイダル磁場2.8T)では、ピークした密度分布が観測された。このとき、ピーキング係数は衝突周波数の減少に対して緩やかに増加しており、この傾向はJT-60Uでの測定結果と同様である。そのほかの条件では、ピーキング度は衝突周波数の減少とともに低減した。新古典輸送の寄与が大きい場合は、ホローな密度分布が観測されている。新古典輸送理論と実験で評価した粒子輸送係数の比較から、極小化の条件は両者で異なることを明らかにした。このことは、新古典輸送の極小化が、乱流輸送の極小化と異なることを示唆している。ホローな密度分布とピークした密度分布では、乱流揺動の空間分布が異なっていることが観測された。この乱流揺動は、イオン温度勾配モードが不安定な領域で存在している。

論文

Comparisons of density profiles in JT-60U tokamak and LHD helical plasmas with low collisionality

竹永 秀信; 田中 謙治*; 村岡 克紀*; 浦野 創; 大山 直幸; 鎌田 裕; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 徳沢 季彦*; 山田 一博*

Nuclear Fusion, 48(7), p.075004_1 - 075004_11, 2008/07

 被引用回数:29 パーセンタイル:74.68(Physics, Fluids & Plasmas)

トロイダル系プラズマにおける粒子輸送を系統的に理解するために、JT-60UトカマクプラズマとLHDヘリカルプラズマでの密度分布を低衝突領域にて比較した。JT-60UのELMy Hモードプラズマでは、規格化半径0.5の衝突周波数が無衝突領域にある場合には密度分布尖塔度は衝突周波数が減少するにしたがって増大した。このことは、乱流輸送による内向き対流粒子束が密度分布形成に大きな影響を与えていることを示唆している。LHDプラズマでは、新古典輸送が低減された磁場配位の場合には、同様の衝突領域においてJT-60Uに近い密度分布尖塔度の衝突周波数依存性が観測された。一方、新古典輸送が上記ケースより大きい場合には、密度分布尖塔度は衝突周波数とともに減少する傾向を示した。LHDプラズマでは、ヘリカルリップルによる新古典輸送が大きい場合には新古典輸送が密度分布に大きく影響しており、新古典輸送の効果が小さくなると乱流輸送が支配的なトカマクでの衝突周波数依存性に近づくことを明らかにした。このように、トカマクとヘリカルで粒子輸送を支配する物理機構に共通性と相違性の両側面が観測された。

論文

A Magnetic neutron lens based on an extended Halbach-type permanent sextupole magnet

奥 隆之; 山田 悟; 笹尾 一*; 鈴木 淳市; 篠原 武尚*; 広田 克也*; 池田 一昭*; 津崎 剛*; 鬼柳 善明*; 古坂 道弘*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 385-386(2), p.1225 - 1228, 2006/11

 被引用回数:10 パーセンタイル:45.66(Physics, Condensed Matter)

六極磁場は、中性子に対して理想的なレンズとしての機能を有する。われわれは、これまで、この六極磁場に基づく中性子磁気レンズの開発研究を進めてきた。今回、われわれは、中性子散乱研究における中性子磁気レンズの実用化を目的として、比較的安価で、小型,メンテナンスフリーという特徴を有する永久磁石型中性子磁気レンズを開発した。われわれは、発展型ハルバッハ六極磁気回路を採用することにより、永久磁石でありながら、$$phi$$30mmの大口径と、実用レベルの中性子集光能力を兼ね備えた磁気レンズの開発に成功した。会議では、偏極中性子を用いた磁気レンズの評価実験の結果をもとに、磁気レンズの性能について詳細に報告するとともに、中性子磁気レンズの応用方法についても議論する予定である。

論文

A Demonstration study of focusing geometry SANS using a magnetic neutron lens

奥 隆之; 鈴木 淳市; 笹尾 一*; 山田 悟; 古坂 道弘*; 安達 智宏*; 篠原 武尚*; 池田 一昭*; 清水 裕彦

Physica B; Condensed Matter, 356(1-4), p.126 - 130, 2005/02

 被引用回数:11 パーセンタイル:46.44(Physics, Condensed Matter)

われわれは、六極磁石に基づく中性子磁気レンズを開発した。中性子が六極磁場に入射すると、中性子のスピンが磁場と平行な場合、中性子は集光され、反平行な場合は発散される。角度分解能の向上や、高効率測定を目的とした集光型中性子小角散乱法が提案されている。中性子磁気レンズは、物質による中性子の吸収や散乱を引き起こさないため、集光型中性子散乱法で用いる中性子集光光学素子として、最適な素子であると考えられる。最近、われわれは集光型中性子小角散乱法にとって、十分な口径と中性子集光能力を有する中性子磁気レンズを開発した。本研究では、この中性子磁気レンズを用いて、集光型中性子小角散乱実験の検証実験を行ったので、その結果について報告する。

口頭

LHDダイバータ放電におけるベータ値上昇時の実効的プラズマ境界の変化

渡邊 清政*; 鈴木 康浩*; 山口 太樹; 成原 一途*; 田中 謙治*; 徳沢 季彦*; 山田 一博*; 榊原 悟*; 森崎 智宏*; 中島 徳嘉*; et al.

no journal, , 

プラズマ境界の位置,形状の同定は、実験で得られているMHD平衡配位の同定のために重要である。しかし、対称性のないヘリカル系プラズマでは厳密な意味での磁気面は存在しない。プラズマ境界の一つの指標として、真空磁場における"OMFS(最外殻磁気面;きれいに閉じた最大の磁気面)"が用いられることがあるが、ダイバータ配位においては、ベータ値が低い場合でも"OMFS"の外のストキャスティック領域で有意なプラズマ圧力が観測されている。以上のような理由で、ヘリカルダイバータ配位プラズマにおいてベータ値が有限な場合の境界同定手法は確立していない。本論では、ダイバータ配位のヘリオトロンプラズマのコア領域のMHD平衡配位を同定する観点から、計測結果と矛盾の少ないプラズマ境界位置,形状を同定する手法を確立することを目的とし、LHD実験において実効的な「プラズマ境界」位置を電子温度,電子密度分布計測から同定し、それがベータ値の上昇とともにどのように変化するかを調べた。その結果を入れ子状の磁気面の存在を前提にしない実座標3次元MHD平衡コードHINTによる解析結果と比較して得られた結果について報告する。

口頭

トロイダルプラズマにおける電子密度分布と乱流揺動

田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 村上 定義*; 若狹 有光*; 川端 一男*; et al.

no journal, , 

トロイダルプラズマにおける電子密度分布決定機構を解明するために、JT-60UトカマクプラズマとLHDヘリカルプラズマでの密度分布の比較を行った。輸送理論の観点から両者の明確な違いは、低衝突周波数領域における新古典輸送の違いである。ヘリカルプラズマでは、ヘリカルリップルが存在するため低衝突周波数領域で新古典輸送がトカマクプラズマに比べ増大する。JT-60Uでは衝突周波数の減少にしたがって密度分布がピーキングした。LHDでは実効的なヘリカルリップルが小さい磁気軸3.5mにおいては、衝突周波数の減少とともに密度分布が緩やかにピーキングし、トカマクと同様な傾向を示した。一方、実効的なヘリカルリップルが大きい磁気軸が3.6mより大きい場合には、衝突周波数の減少に伴って密度分布がホローになることが観測された。LHDの磁気軸位置3.5mと3.6mでは乱流揺動の空間構造に違いがあり、3.5mでは電子反磁性方向、3.6mではイオン反磁性方向に進行する揺動が観測されている。新古典輸送の違いとともに、揺動の違いが密度分布の違いに関与している可能性がある。また、LHDプラズマにおいて、電子温度増加によるコア領域密度吐き出し時に周辺部から揺動が変化し、遅れてコア部の揺動が変化することが観測された。

口頭

誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を用いたマルチパストムソン散乱法の開発

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$$^{circ}$$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。

口頭

トロイダルプラズマにおける密度分布の変化と乱流揺動の応答

田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; Mishchenko, A.*; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 大山 直幸; 浦野 創; et al.

no journal, , 

トロイダルプラズマにおける密度分布と乱流輸送の関係を明らかにするために、LHDヘリカルプラズマとJT-60Uトカマクプラズマの比較研究を行った。両装置において異なる密度分布の衝突周波数依存性が観測された。LHDプラズマでは、衝突周波数が減少するにしたがって磁気軸位置Rax=3.6mでは密度分布のピーキング度が減少した。一方、JT-60Uでは衝突周波数が減少するにしたがって密度分布のピーキング度が増加した。LHDプラズマでは、揺動レベルの増加がホローな密度分布を持つ高パワー加熱時に観測され、拡散の増加を示唆している。JT-60Uでは、密度分布がピーキングした場合に径方向の相関が強くなることが観測された。このことから、粒子拡散と内向き対流速度が増大していることが示唆される。また、湾曲ピンチの効果を両装置で調べた結果、磁気シアの違いからJT-60Uではピークした分布、LHDではホローな分布が得られた。しかしながら、その効果は小さく実験結果を説明するには至っていない。

口頭

誘導ブリルアン散乱位相共役鏡のトムソン散乱計測への応用

波多江 仰紀; 山田 一博*; 吉田 英次*; 成原 一途*; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*; 舟場 久芳*; 南 貴司*; 梶田 信*; 東條 寛; et al.

no journal, , 

位相共役鏡による反射光は、能動的なアラインメントなしで往路と復路が全く同じ光路をたどることに着目し、最初の往路の光軸調整以外は完全アラインメントフリーで、迷光を著しく増大させることなく、散乱光を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。実証試験は大型ヘリカル装置(LHD)で行う予定であり、準備作業を進めている。マルチパストムソン散乱計測の鍵となる誘導ブリルアン散乱位相共役鏡(SBS-PCM)において、高い反射率を得るためには、誘導ブリルアン散乱のゲインを高くする必要がある。このゲインは使用するレーザーライン幅に反比例するので、SBS-PCMを高い反射率で動作させるためには、単一縦モードレーザーが必須となる。既存の市販レーザー2台を用い、1台目のレーザー(Continuum Precision II 8050,レーザーエネルギー0.55J,繰り返し50Hz)を、発振器と初段アンプとして、2台目のレーザー(Continuum Precision II 9010,レーザーエネルギー2J,繰り返し10Hz)をパワーアンプとして用い、トムソン散乱のためのジュール級の単一縦モードレーザーを開発した。後者のパワーアンプには位相共役鏡を組み込み、ダブルパス増幅を行い、高繰り返し増幅時の熱的効果の補正と、効率よい増幅を図った。結果として、10Hz動作で1.86J, 25Hz動作で1.16Jのレーザーエネルギーを得た。また、25Hz動作のとき、レーザー装置に組み込んだ位相共役鏡の反射率は96.7%に達した。

口頭

Application of SBS phase conjugate mirror to fusion plasma diagnostics

波多江 仰紀; 北村 繁; 佐久間 猛; 濱野 隆; 東條 寛; 吉田 英次*; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*; 成原 一途*; 山田 一博*; et al.

no journal, , 

Two applications using the SBS phase conjugate mirror (SBS-PCM) have been developed to increase the intensity of scattered light for Thomson scattering diagnostics. For the first application, we have developed a new optical design to provide a double-pass scattering method with the SBS-PCM. The SBS-PCM reflects a laser beam passing through the plasma, then the reflected beam passes the plasma again via the same path by means of the phase conjugation. In JT-60U, the double-pass Thomson scattering method using the SBS-PCM has been demonstrated an increase of the scattered light by a factor of 1.6, compared with the single-pass scattering method. A multi-pass Thomson scattering method in which the laser beam can be confined between a pair of SBS-PCMs is also proposed. It is estimated that the multi-pass scattering method generates the scattered light more than five times compared to the single-pass scattering method. We prepare the multi-pass Thomson scattering system for the proof-of-principle tests in Large Helical Device (LHD). For the second application, a high average-power YAG laser system has been developed using the SBS-PCM. The SBS-PCM effectively compensated thermal degradation at two amplifier lines, and the average power was increased by $$>$$ 8 times from 45 W (1.5 J, 30Hz) to 373 W (7.46 J, 50Hz).

口頭

Neutron beam fundamentals development in Japan; Utilization of steady state and pulsed neutrons

加倉井 和久; 奥 隆之; 林田 洋寿; 酒井 健二; 篠原 武尚; 中村 充孝; 脇本 秀一; 山崎 大; 坂佐井 馨; 曽山 和彦; et al.

no journal, , 

We report the development efforts in neutron beam techniques for both the steady state and pulsed neutron source instruments at JRR-3 research reactor and J-PARC/MLF spallation source, both located on the site of Japan Atomic Energy Agency (JAEA), Nuclear Science Research Institute in Tokai. Especially the recent developments of polarized neutron techniques, neutron focusing and detecting devices achieved within the "Neutron Beam Fundamentals Development" project supported by the Quantum Beam Technology Program of MEXT will be presented.

口頭

Response of turbulence associated with the change of density profiles in LHD heliotron and JT-60U tokamak

田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; 吉田 麻衣子; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; Mikkelsen, D. R.*; 横山 雅之*; 大山 直幸; 浦野 創; et al.

no journal, , 

本研究ではトカマク装置JT-60とヘリカル装置LHDにおける粒子輸送の類似性, 相違性を理解することにより、トロイダル装置における電子密度分布の決定機構を理解することを目的とする。トカマクでは乱流揺動により密度分布が尖塔化することが報告されている。LHDでは、磁気丘の強い磁気軸位置3.5mでは尖塔化した分布となるが、磁気丘が相対的に弱い磁気軸位置3.6mでは凹状の密度分布となる。ジャイロ運動論乱流コードと密度揺動計測により、これらの密度分布の差異は乱流による内向きの粒子束の寄与の違いによることが分かった。粒子ソースと新古典輸送による粒子束が密度揺動による粒子束に比べ無視できる場合において、LHDとJT-60いずれの場合も密度勾配が小さい場合には内向き粒子束となり、密度勾配が増加するに従い外向き粒子束に反転することが、ジャイロ運動論シミュレーションより予測された。

口頭

複数のトムソン散乱スペクトルを用いた非等方電子温度計測及び分光透過率その場較正

谷塚 英一; 安原 亮*; 山田 一博*; 波多江 仰紀; 東條 寛; 舟場 久芳*; 伊丹 潔

no journal, , 

ITERの周辺トムソン散乱計測装置では、光学系の分光透過率が経時変化し、それに伴い、電子温度に系統的な測定誤差が生じることが懸念されている。分光透過率を即時較正するために、計測用のYAGレーザーと同期させて波長の異なるルビーレーザーを入射し、2種類のトムソン散乱光の強度比を用いる較正手法を開発している。大型ヘリカル装置(LHD)で予め較正したトムソン散乱計測装置を用い、同手法の実証試験を行う予定である。信号の見積もりの結果、電子温度が2keVから5keVのプラズマを生成したときに精度よく本較正手法の実証試験ができる見込みであることが分かった。さらに、トムソン散乱計測におけるデータ解析手法の拡張として、プラズマ中の電子速度分布関数の非等方性測定実験を進めている。これまでに解析を行った電子温度1keV以下のプラズマでは、電子速度分布に非等方性は現れておらず、等方的であることを示唆している。今後、測定配置の改良を行い、プラズマの温度・密度領域及び加熱手法に対する非等方度の解析を進め、電子速度分布に非等方性が現れる条件を探索する。

口頭

JT-60SAトムソン散乱計測システムの設計進展状況

東條 寛; 山田 一博*; 安原 亮*; 谷塚 英一; 舟場 久芳*; 林 浩*; 波多江 仰紀; 伊丹 潔

no journal, , 

JT-60SAトムソン散乱計測システムの設計の進展状況を報告する。周辺プラズマ計測用の集光光学系については、ペッツバールレンズ方式を基本とした屈折型光学系を新たに考案し、必要な分解能と集光性能を有するとともに、直径200mmのレンズを用いることで、製作を容易とする新しい光学系の設計を得た。中心計測用と周辺計測用の2つの光学系にとって、最も良好な計測精度が期待できるレーザーの偏光角条件を、相対論効果を考慮した散乱スペクトルを新たに評価することで明らかにした。具体的には、中心集光光学系を単独に考えた場合における理想的な偏光角に対して50度離れた偏光角とした時に、プラズマ中心から周辺までの分布全体で電子温度の平均誤差を6%程度とできる見込みを得た。JT-60SAでは、レーザーをプラズマ中に往復させる電子温度計測法と相対感度較正法を採用する計画としている。それらの実証実験を大型ヘリカル装置(LHD)にて行った。その結果、散乱スペクトルが広がる電子温度が比較的高い(1keV以上)条件で、電子温度は安定した精度で求まり、相対的な透過率も約10%以下の精度で計測できることを初めて実験的に明らかにした。

口頭

LHDでのダブルパストムソン散乱による電子速度分布関数詳細計測

谷塚 英一; 安原 亮*; 山田 一博*; 舟場 久芳*; 波多江 仰紀; 伊丹 潔

no journal, , 

大型ヘリカル装置(LHD)のプラズマ中でレーザーを往復させて、実効的に2つの配置でトムソン散乱を行い、2種類の方向に沿った電子温度(磁力線にほぼ垂直方向と磁力線に対し約60度傾いた方向の電子温度)を測定するレーザー入射系及びデータ収集系を開発した。それらを用いて、LHD第17実験サイクルの様々な放電条件で、磁気軸付近の1点に関する電子速度分布関数(電子温度)の非等方性を調べた。5keV程度以下の電子温度を持つプラズマでは、測定した2方向の電子温度は誤差の範囲で一致しており、等方的であることを示唆している。特に、低温・高密度になるほど2方向の電子温度の差及びその誤差率が小さくなることを示した。今後、5keV以上の高電子温度プラズマを対象とした測定及び解析を行い、非等方性発現の条件を調べる。

口頭

ダブルパストムソン散乱計測による非等方電子速度分布関数計測

谷塚 英一; 安原 亮*; 山田 一博*; 舟場 久芳*; 波多江 仰紀; 伊丹 潔

no journal, , 

これまでに、プラズマ中でレーザーを往復させることにより磁力線にほぼ垂直方向と磁力線から70度近く傾いた2方向の電子温度を比較してきた。その結果、大型ヘリカル装置で5keV以上程度の高温プラズマを生成したときには、磁力線から70度傾いた方向の電子温度よりも磁力線に垂直方向の電子温度のほうが系統的に高いという測定結果を得ていた。ただし、測定誤差が大きく、また、電子温度を測定している2方向の差が20度しかないため、非等方性の発現条件と電子衝突度などの関係を定量的に議論することが困難であった。そこで、高温のプラズマに対して測定精度を向上させるために、分光器の短波長側に波長チャンネルを増強した。さらに、より磁力線に近い方向の電子温度が測定できるよう、プラズマを水平方向から観測する集光光学系を新設した。新設した集光光学系について感度較正を行い、プラズマ計測に十分な集光性能があることを確認した。講演では、新設及び既設集光光学系を用いて測定した3方向(磁力線から約10度, 70度, 90度傾いた方向)の電子温度比較に関して、電子衝突度との相関などに着目した議論を行う。

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