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論文

Diamond radiation detector made of an nultrahigh-purity type IIa diamond crystal grown by high-pressure and high-temperature synthesis

田中 照也; 金子 純一; 竹内 大輔*; 角谷 均*; 片桐 政樹; 西谷 健夫; 竹内 浩; 飯田 敏行*; 大串 秀世*

Review of Scientific Instruments, 72(2), p.1406 - 1410, 2001/02

https://doi.org/10.1063/1.1319596
 被引用回数：8 パーセンタイル：46.78(Instruments & Instrumentation)

従来の高純度IIa型ダイヤモンド放射線検出器では、結晶中の不純物に起因する電荷キャリアの捕獲が問題となっていた。そこで今回、窒素不純物を従来の1/10(0.1ppm)に低減した高圧高温合成超高純度IIa型ダイヤモンド結晶を用いてダイヤモンド放射線検出器を製作した。正孔のドリフトが信号形成の主体となる条件で測定した5.486MeV$$alpha$$線のエネルギースペクトル中に複数のピークが観測された。このことは、結晶中に特性の異なる複数の領域が存在していることを示す。そのうちの一つのピークは、従来の高純度IIa型ダイヤモンド検出器と比較して、370nmの紫外光照射の影響を受けにくかったことから、結晶の一部分は不純物の影響が少なく、検出器製作に適した特性を持っている可能性が高い。

論文

Development of mesh probe for the calibration of the HIBP diagnostic system in the JFT-2M tokamak

神谷 健作; 三浦 幸俊; 都筑 和泰; 井戸 毅*; 浜田 泰司*; 中山 武*

Review of Scientific Instruments, 72(1), p.579 - 582, 2001/01

https://doi.org/10.1063/1.1318248
 被引用回数：2 パーセンタイル：20.28(Instruments & Instrumentation)

重イオンビームプローブ(HIBP)測定におけるビーム軌道確認、及びエネルギー分析器絶対較正のためのメッシュプローブを開発した。本プローブを用いることで空間電位測定時の磁場で、かつプラズマ観測領域におけるビーム軌道、及びサンプルボリューム(イオン化点)の位置が$$pm$$1cm程度の精度で直接確認できた。エネルギー分析器絶対較正としても新しい手法であり、既知の位置からエネルギー変化量が既知のビームを生成することが可能となった。サンプルボリュームを内部メッシュボックス内に決定しAC電圧($$Phi_{BIAS}$$=$$pm$$1.0kV,50Hz)を印加したところ、エネルギー変化に対応する規格化差信号ND(Normalized Difference)の線形性応答(dND/d$$Phi_{BIAS}$$)の分析器への入射角依存性を直接確認することができた。絶対較正の誤差は10%以下と見積もられ、従来のフィッティングによる較正結果と矛盾しない。

論文

Collective Thomson scattering using a pulsed CO$$_{2}$$ laser in JT-60U

近藤 貴; Lee, S.; Hutchinson, D. P.*; Richards, R. K.*

Review of Scientific Instruments, 72(1), p.1143 - 1146, 2001/01

https://doi.org/10.1063/1.1322616
 被引用回数：13 パーセンタイル：59.42(Instruments & Instrumentation)

核融合炉心プラズマにおける$$alpha$$粒子の速度分布計測と、イオン温度計測の確立は重要な課題であり、計測手法の実証が求められている。そこで、JT-60UにおいてITERにおけるイオン温度と高速$$alpha$$粒子の計測手法の実証を目的として、炭酸ガスレーザを用いた協同トムソン散乱計測法の開発を行っている。現在までに製作と据え付けが完了した、大出力炭酸ガスレーザ、高温炭酸ガスセルを用いた迷光フィルター、ヘテロダイン受信システム、JT-60U真空容器へのレーザビーム伝送系、ならびに周波数解析用のフィルターバンク等の測定システムについて説明する。また、イオン温度と高速イオンの測定可能のプラズマパラメータ領域を示す。さらにJT-60Uの高温プラズマを用いたイオン温度測定の初期結果について述べる。

論文

Fast ion loss measurement by infrared television in reduced ripple experiment with ferritic inserts on JFT-2M, Abstract

川島 寿人; 都筑 和泰; 谷 孝志; 佐藤 正泰; 木村 晴行; JFT-2Mグループ

Review of Scientific Instruments, 72(1), P. 919, 2001/01

高速イオン損失の原因となるトロイダル磁場リップルを低減するため、JFT-2Mにフェライト鋼板(FB)を設置した。FBの効果を評価するため、高空間時間分解能を持つ2次元赤外線カメラ(IRTV)システムを開発した。IRTV本体は、時間分解能1/60秒、測定可能温度範囲0-500$$^{circ}C$$を有す。検出部分には、3~5$$mu$$mの赤外線に感度を持つPtSi素子が256$$times$$256個並べられている。第一壁を見込むための光学系構成を簡素化(レンズ、反射鏡、サファイア真空窓各1枚)し、カメラ位置から壁までの距離を3.5mまで短くして高空間分解能約3mmを得た。これを用いて、NBI加熱中、リップル捕捉損失イオンによる局所的温度上昇を観測することができ、FB装着前には、最高上昇温度$$delta$$T$$_{s}$$が約75$$^{circ}C$$まで達した。FB装着後、$$delta$$T$$_{s}$$は明らかに減少し、最適条件では温度上昇がほぼ零になってFBの高速イオン損失低減効果を明らかにできた。

論文

Plasma diagnostics for ITER-FEAT

海老澤 克之*; Costley, A.*; Donn$'e$, A. J. H.*; Janeschitz, G.*; 河西 敏; Malaquias, A.*; Vayakis, G.*; Walker, C. I.*; 山本 新; Zavariaev, V.*

Review of Scientific Instruments, 72(1), p.545 - 550, 2001/01

https://doi.org/10.1063/1.1310588
 被引用回数：18 パーセンタイル：67.48(Instruments & Instrumentation)

ITER-FEATの運転制御、物理診断に必要な計測として、磁気、中性子、光学、輻射、分光、マイクロ波干渉、計測用中性粒子入射、圧力、静電圧等を網羅する計測系を計画している。これらは過酷な環境に耐え、高度な計測性能を満たさなければならない。特に真空容器内側に設けるセンサは高い中性子及び$$gamma$$線束、熱負荷、プラズマ周辺からの中性粒子衝撃、ほかの機器で侵食された物質の再付着を考慮する必要がある。また真空容器外側にある複雑な伝送路と計測機器は、真空境界との整合性、トリチウム閉じ込め健全性、保守等の要求を満たすものでなければならない。上記条件を踏まえ、測定技法の選定、照射実験データに基づく材料選定、ITER向けR&Dの成果をもとに工学設計を進めている。本発表は各種計測系に要求される性能、代表的な計測系を示すとともに残された課題にも触れ、ITER計測系全体の概要を紹介するものである。

論文

Fusion $$gamma$$-ray measurements for D-$$^{3}$$He experiments in JT-60U

西谷 健夫; 飛田 健次; 草間 義紀; 柴田 泰成*

Review of Scientific Instruments, 72(1), p.877 - 879, 2001/01

https://doi.org/10.1063/1.1321004
 被引用回数：10 パーセンタイル：52.54(Instruments & Instrumentation)

D-$$^{3}$$Heプラズマでは、$$^{3}$$He(d,P)$$alpha$$反応に附随して起こる$$^{3}$$He(d,$$gamma$$)$$^{5}$$Li反応で発生する16.7MeV$$gamma$$線の量からD-$$^{3}$$He反応率を測定する。JT-60Uでは、負磁気シアプラズマに$$^{3}$$Heガスパフを行い、360keVの負NBI入射を行うことによってD-$$^{3}$$Heプラズマ実験を行った。$$gamma$$線検出器としては、高いエネルギーの$$gamma$$線に対し、高い検出効率を有する$$phi$$3"$$times$$3"のBGOシンチレータ検出器を採用した。この検出器は、地下に設置し、床の貫通孔を通してプラズマ中心部を見込む配置とした。16.7MeV$$gamma$$線に対する検出効率は、モンテカルロコードMCNP-4Bを用いて計算により求めた。1999年9月の実験では、16.7MeV$$gamma$$線を確認し、その係数率からD-$$^{3}$$He核融合出力を110$$pm$$30kWと評価した。

論文

Infrated laser polarimetry for electron density pleasurement in tokamak plasmas

河野 康則; 千葉 真一; 井上 昭*

Review of Scientific Instruments, 72(1), p.1068 - 1072, 2001/01

https://doi.org/10.1063/1.1321743
 被引用回数：35 パーセンタイル：82.21(Instruments & Instrumentation)

トーラスプラズマにおける接線ファラデー回転偏光測定に基づく電子密度計測法は、その高い信頼性から長時間運転を行うITERなど将来の核融合装置に適していると考えられている。そこで、JT-60Uでは炭酸ガスレーザを光源とする偏光計の開発を行い、平成9年には本計測法の原理実証に成功している。その後、信号較正精度の向上、真空入射窓でのファラデー回転成分除去のための2波長化、などをすすめてきた。また、長時間連続運転における安定性の実証試験を行い、これまでのところ7時間までの運転データを取得している。講演では、このような最近の進展について報告する。

論文

Mass data acquisition systems in JT-60 data processing system

大島 貴幸; 松田 俊明; 次田 友宣; 坂田 信也; 佐藤 稔; 小岩 素直*

Review of Scientific Instruments, 72(1), p.517 - 519, 2001/01

https://doi.org/10.1063/1.1319866
 被引用回数：6 パーセンタイル：40.21(Instruments & Instrumentation)

1988年から運用しているTMDS (Transient Mass Data Storage System) は、高速サンプリング時間で大容量のデータ収集を行うものでありJT-60データ処理設備特有のシステムである。TMDSはミニコンピュータと半導体メモリで構成され、5$$mu$$secごとにデータ収集し、データ総量約300MB/ショットのデータを直接接続されたショット間処理計算機(ISP)に転送する。TMDSは老朽化のためCPUやチャンネル数を増力することはできず、1996年に高速VMEデータ収集装置FDSを開発し並行運用してきた。これは6MB/チャネル、1または5$$mu$$secごとにデータ収集ができ、WSとVMEメモリモジュールから構成される。今回TMDSを更新するにあたりFDSの技術をもとに、大容量データ転送のためにシステムを開発した。そしてギガビットイーサネットスイッチでTMDS、データサーバ及びISPを接続した。

論文

Technical feasibility study on a fusion power monitor based on activation of water flow

金子 純一; 宇野 喜智; 西谷 健夫; 前川 藤夫; 田中 照也; 柴田 泰成; 池田 裕二郎; 竹内 浩

Review of Scientific Instruments, 72(1), p.809 - 813, 2001/01

https://doi.org/10.1063/1.1320996

ITER用核計装開発の一環として、水の放射化を用いた核融合出力モニターの開発を行った。これは、水と14-MeV中性子により起こる$$^{16}$$O(n,p)$$^{16}$$N反応によって生成する$$^{16}$$Nの崩壊に伴う6-MeVの$$gamma$$線を測定することで、D-T中性子発生量、すなわち核融合出力をモニターするものである。本核融合出力モニターは、第一壁から生態遮蔽の外側にまで張り巡らされたループ状の水配管と$$gamma$$線検出器(例えばBGOシンチレータ)から構成され、高信頼性、長期安定性、絶対測定及び保守性の点で優れた特徴を持つ。パルス中性子を用いた時間分解能測定実験では、プラズマ診断用途で要求される100msの時間分解能を十分に満たす50msの時間分解能を達成した。また中性子モニターの時間応答が乱流核酸モデルによって記述できることを明らかにした。

論文

Technical feasibility study in a fusion power monitor based on activation of water flow

金子 純一; 宇野 喜智; 西谷 健夫; 前川 藤夫; 田中 照也; 柴田 京成; 池田 裕二郎; 竹内 浩

Review of Scientific Instruments, 72(1), p.809 - 813, 2001/01

https://doi.org/10.1063/1.1320996
 被引用回数：8 パーセンタイル：46.78(Instruments & Instrumentation)

ITER用核計装開発の一環として、水の放射化を用いた核融合出力モニターの開発を行った。本核融合出力モニターは、14MeV中性子によって照射された水の中で$$^{16}$$O(n,p)$$^{16}$$N反応の結果発生する$$^{16}$$Nからの6.1及び7.1MeV$$gamma$$線を測定することで、DT中性子発生量、すなわち核融合出力をモニターするものであり、第一壁から生体遮蔽の外側まで張り巡らされたループ状の水配管と$$gamma$$線検出器から構成される。本システムは金属箔放射化法と同等の絶対測定であると同時に、ある程度の時間分解能をもった連続測定が可能である。さらに検出感度安定性、DT中性子に対してのみ有感等の優れた特長を持つ。本研究では本システムの技術的成立性検証を目的とし、流速に村する$$gamma$$線収量依存性並びに時間応答に関する実験を行った。その結果、プラズマ診断用途で要求される100msの時間分解能を十分に満たす50msの時間分解能を達成した。また中性子モニターの時間応答が乱流拡散モデルによって記述できることを明らかにした。さらに実験結果をもとにITER-FEATに本システムを設置した場合の検出感度を概算した結果、十分な感度をもったシステムを構築可能であることがわかった。

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