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赤坂 博美; 高野 正二; 佐藤 朋樹; 川俣 陽一
平成18年度名古屋大学総合技術研究会回路・計測・制御技術研究会報告集, p.106 - 109, 2007/03
JT-60のタイミングシステム(TS)は、JT-60実験運転時に各種計測・制御機器の動作に必要なトリガー信号や基準クロックを各設備に送信するシステムである。このTSを構成しているCAMACモジュールは高経年化による故障が増加している一方製造中止により保守部品の入手は不可能な状況である。また、機能面ではタイマー最大設定が65sまでというハードウェア上の制約、基準クロック1msを250
sに分周して動作しているプラズマ位置形状制御計算機は、20sを超える放電ではその精度が問題となっている。現在、TS構成機器の上記問題を解決することを目指し、改修後のJT-60で適用可能なTSの開発を開始した。開発にあたっては2つの設計方針を採用した。(1)遅れ時間を最小にするため、タイミング信号出力の論理演算がプログラミング可能な半導体集積回路であるFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いたシステムとする。(2)高精度化のために基本クロックを40MHzとする。本研究会では、新TSのシステム構成の検討結果と開発を開始した実時間制御用タイミング信号発生機器について報告する。
三代 康彦; 西山 友和; 竹永 秀信; 神永 敦嗣; 笹島 唯之; 正木 圭
平成18年度名古屋大学総合技術研究会装置技術研究会報告集, p.124 - 127, 2007/03
臨界プラズマ試験装置(JT-60)において、新しい燃料供給方法としてガスジェットシステムを設置した。従来の燃料ガス供給方法としては、ガス注入装置とペレット入射装置を使用しており、ガスジェットはこれらの中間的な特徴を持っている。構造的な特徴は、真空容器内にバルブを設置し、駆動源とし燃料となる高圧ガスそのものを用いていることである。ガスジェットシステムは、仏国カダラッシュ研究所の核融合実験装置Tore Supraにて設計開発され使用されているものであり、粒子制御方法に関する日仏の共同研究としてJT-60への設置を行った。これら核融合実験装置は同様な装置であるが、運転条件が異なるため本システムの設置に関して慎重に検討する必要があった。実際に、試運転中に異なる運転条件を起因とする問題が発生し、運転手法を変更せざるを得なかった。本研究会では、ガスジェットシステムのJT-60への設置に伴い、発生した問題点とその改善策について報告する。
西山 友和; 佐々木 駿一; 三代 康彦; 本田 正男; 坂井 友了*
平成18年度名古屋大学総合技術研究会装置技術研究会報告集, p.102 - 105, 2007/03
JT-60に設置される二次冷却設備では、冷却水内の浮遊物を除去するためのろ過装置としてろ材に砂を用いたろ過槽を使用している。ろ過槽は、砂槽に蓄積された水中の浮遊物を洗浄するために、定期的(3回/週)に逆洗を実施している。逆洗工程では、多量の水が排水されるために、それを補うための給水や希釈された高額な水質管理用薬剤の投与が頻繁に必要となる。また、ろ過砂は消耗品であるために、定期的な交換が必要である。これらの結果、このろ過槽の運転には、多大なランニングコストと労力を必要としている。この課題を克服するために、ろ過槽を自動洗浄式の水処理フィルターに更新した。本フィルターは、ろ材であるスクリーンメッシュが目詰まりを起こした場合に、自動的に洗浄するもので、排水量もろ過槽に比べると約9割減少すると予想される。本研究会では、水処理フィルターの概要、期待される効果、設置等に関する検討結果、運転状況等について報告する。
笹島 唯之; 正木 圭; 櫻井 真治; 芝間 祐介; 林 孝夫; 鈴木 優; 高橋 龍吉
平成18年度名古屋大学総合技術研究会装置技術研究会報告集, p.148 - 151, 2007/03
臨界プラズマ試験装置JT-60Uでは、トロイダルコイルの強い磁場でプラズマを閉じ込めている。トロイダルコイル磁場はコイルの直下で強くなり、コイル間では弱くなる。このような強弱を磁場リップルと言い、プラズマの閉じ込め性能に影響を及ぼす。そこで、プラズマの閉じ込め性能向上を目的に磁場リップルを抑える効果のある磁性体のフェライト鋼をタイル形状にして真空容器内に設置した。設置したフェライト鋼タイルは1122枚。真空容器をプラズマから保護している炭素素材で作られた第一壁タイルをフェライト鋼タイルに交換した。本研究会では、フェライト鋼タイル設置に関する技術的な難しさや、低コスト化を考慮した設計、並びに据え付け時における問題とその対策等について報告するとともに、設置後1年間を経過したフェライト鋼タイルの状態を踏まえ、その成果と今後の技術的課題について報告する。
八木澤 博; 新井 貴; 正木 圭; 逆井 章
平成18年度名古屋大学総合技術研究会装置技術研究会報告集, p.132 - 135, 2007/03
臨界プラズマ試験装置JT-60Uの真空容器内表面には、プラズマによる損傷を避けるために、多数の黒鉛タイルが設置されている。このうち、真空容器内の代表的なエリアの黒鉛タイル数枚には真空容器内の不純物の輸送,損耗・堆積機構の解明等の基礎データ収集を目的に表面に十字状の溝や斜め溝を施したものがある。これまでの段差測定装置を利用したタイルの測定では、タイル表面に施された十字状の溝から溝面と表面の実験放電前後の差分の比較から損耗・堆積の評価を実施してきた。今回測定を対象とした斜め溝は、真空容器内のタイル間のギャップを模擬しており、この部分の損耗・堆積状態から、このギャップの最適化を図ることを目的としている。ダイバータに設置されている実験放電にて暴露された3枚の斜め溝を持つタイルの溝底面について当機構で製作した段差測定装置にて表面粗さの測定を行い、測定結果から斜め溝底面の形状を三次元解析した。この解析結果から斜め溝底面において溝幅の相違による損耗・堆積状態の調査結果を報告する。
新井 貴; 平塚 一; 長谷川 浩一; 秦野 歳久; 根本 正博; 阿部 哲也
平成18年度名古屋大学総合技術研究会装置技術研究会報告集, p.76 - 79, 2007/03
昨今、飲酒運転による事故がニュースで頻繁に取り上げられ、飲酒量や飲酒時刻等の検証が高い関心を持たれている。血中のアルコール量と呼気に含まれるアルコール濃度には相関があると言われており、これに基づいて呼気中のアルコール濃度を測定する機器が報告されている。われわれは、高精度測定が可能な四重極型質量分析計(QMS)ガス分析装置「グラビマス」の応用として呼気分析を実施している。今回、呼気中のアルコール濃度を測定し、アルコール検出に対する本装置の性能を調べ、呼気中アルコール濃度の時間変化を高精度で測定した。さらに、アルコール以外の物質変化をも同時に観察することによりアルコール摂取時の呼気組成の変化も合わせて測定することができた。これらの結果は、QMSを用いた呼気分析の有用性を示すものである。
澤畠 正之; 下野 貢; 篠崎 信一; 寺門 正之; 五十嵐 浩一; 佐藤 文明; 和田 健次; 関 正美; 森山 伸一
no journal, ,
JT-60Uでは、プラズマの閉じ込め性能改善を目的として、電子サイクロトロン加熱(ECH)装置が導入されている。基本性能を超える大電力・長時間入射のためには、ECH装置の心臓部である大電力のジャイロトロンの高性能化が求められる。しかし、発振領域の拡大を図り大電力での発振や長時間での発振をしようとすると、発振条件から外れ発振が停止する場合がある。その対策として発振停止を検出した場合、高電圧電源が遮断されるのを一時的に遅らせ、JT-60Uジャイロトロンの特徴であるアノード電圧調整機能を用いて、アノード電圧の必要な電圧増分を3分割し、20msec程度の保持時間を設けて段階的に上昇させ、発振の復活制御に世界で初めて成功した。
平内 慎一; 横倉 賢治; 鈴木 貞明; 寺門 正之; 石井 和宏; 佐藤 文明; 長谷川 浩一; 森山 伸一
no journal, ,
JT-60U電子サイクロトロン加熱(ECH)装置は、周波数110GHzの高周波によりJT-60Uプラズマに対し局所加熱/電流駆動を行い、閉じ込め性能を向上させるものである。ECH装置は、大電力の高周波を発生する大電力発振系,発生した高周波を伝送する伝送系及びプラズマに入射するアンテナなどから構成される。ECH装置の長パルス入射運転には、伝送機器での高周波放電を抑制して高周波を効率よく伝送させることが最も重要な課題である。本発表では、実際の長パルスプラズマ入射試験(0.5MW, 20秒)における伝送機器の温度上昇,真空窓による放電などのエージング過程での問題点と、それを解決するために行った真空排気系の改良,アーク検出器の整備などの放電防止対策及び新ダミーロードの導入について報告する。
能登 勝也; 薄井 勝富; 河合 視己人; 池田 佳隆
no journal, ,
JT-60Uの超伝導改修計画であるJT-60SAに向けて、P-NBI装置(12基)を24MW、N-NBI装置(1基)を10MW、各々100秒入射することが求められている。P-NBI装置については、平成15年に実施した30秒化改造とその後の運転実績を元に100秒化改造検討を行った。その結果、加速電源の水冷抵抗器等の一部の容量増加及び冷却能力の強化を行うことにより、100秒入射が可能であることが明らかとなった。N-NBI装置については、P-NBI装置と同様に100秒化改造検討を行ったが、30秒化改造後の実績値の3倍強のパワーアップが必要であるため、加速電源のインバータ増力等が不可欠である。今後の30秒入射時の主要機器の温度監視を行い、より正確な熱的裕度の検討を行うことで、合理的な電源増力化を目指す予定である。
竹之内 忠; 秋野 昇; 池田 佳隆; 鎌田 正輝; 河合 視己人; 菊池 勝美; 棚井 豊; 花田 磨砂也
no journal, ,
JT-60負イオン源の長パルス化及び高出力化を図るうえで問題となっている500keV加速部の耐電圧性能について調べた。設計加速電圧500kVに対して、ビーム加速を伴わない(無負荷)場合、真空絶縁破壊を起こさない最大電圧は455kVに留まっている。この耐電圧不良の原因を調べるために、無負荷電圧印加時に、負イオン源の内部(真空側)で発生する光の強度を光電子増倍管で測定した結果、電圧印加直後(約90ms)にピークとなる過渡的な発光現象の存在が明らかとなった。この発光現象はコンディショニングにより低減し、発光がなくなると安定に電圧印加が可能であった。分光器を用いて光の波長を測定した結果、光の波長は420nmのピークを中心とした広い領域に分布した。この際、水素,炭素等のガス放電で発生する輝線スペクトルは観察されなかったことから、真空側の発光は、負イオン源の絶縁管で使用しているFRPへの電子衝突が起因(カソードルミネッセンス)していると類推できる。これらのことからFRPが耐電圧改善の鍵の1つと考えられる。
藻垣 和彦; 椛澤 稔; 小又 将夫; 河合 視己人; 池田 佳隆; 大槻 信一*; 佐藤 藤雄*
no journal, ,
JT-60SAでは、既存のNBI加熱装置の配置を基本とした超伝導トカマク化を行う。しかしながら、N-NBIの水平位置の変更,クライオスタットを介した本体ポートへの取付けなど、多くの改造項目がNBI加熱装置に要求される。またビームリミッターの受熱能力の100秒化,漏洩磁場への対策などに関しても検討が必要である。発表では、これらビームライン改造の予備設計を報告する。
岡野 文範; 本田 敦; 大島 克己; 篠崎 信一; 沼澤 呈*; 池田 佳隆
no journal, ,
JT-60SA計画において、NBI(中性粒子ビーム)加熱装置は、100秒,34MWの入射が求められている。この要求を実現するためには、電源設備等の増力に加え制御系の大幅な改造が必要である。既設正イオンNBI加熱装置の制御システムは、製作から20年以上経過し、経年劣化による一部の故障で全体が停止してしまう現象も顕在化しており、100秒入射対応を契機として、高信頼性・汎用性・拡張性等を考慮した制御系を新たに構築する必要がある。このためJT-60SA用の正イオンNBI加熱装置制御系として、高信頼性で汎用性の高いPLC(Programmable Logic Controller)を主要制御機器に採用する。既設制御システムが、PLCに移行できるかの検討を行い、(1)高速処理(数百s)が必要なタイミング制御部は、プログラム量及び入出力点数等の制限を設けることで高速PLCにより移行は可能である。(2)データ収集系はPLCと計測器等を用いることで、最速10msサンプリングで大容量処理が可能である。(3)マンマシン系には、監視画面作成用ソフトウェア(SCADA)を用いることで、操作性の良い監視・操作画面の作成が可能である、ことが明らかとなった。講演では、これらの検討に基づく、PLCを主体とした正イオンNBI加熱装置制御系の100秒化改造の基本設計を報告する。
坂田 信也
no journal, ,
JT-60データ処理設備実時間処理システムは、JT-60実時間帰還制御系ループに属する計算機システムであり、JT-60実験放電で生成されるプラズマに対し実時間帰還制御を行うために、複数の計測装置からのデータ収集,収集データを用いた実時間帰還制御用演算処理,演算結果の他設備への転送という一連の処理を高速な制御周期で実施している。システム運用開始以降、JT-60実験放電で生成されるプラズマの高性能化、及び長時間安定維持を目的に実時間帰還制御時のパラメータとなる計測データ収集項目の追加や演算処理の高速化等,継続的にシステムの改良,機能拡張を実施してきた。しかし、現システムでは、CPU処理能力、及びシステムの老朽化等の問題から、さらなる改良が困難な状況になりつつある。本報告では、これまでのシステム開発,改良,機能拡張により得られた技術的知識を基盤とした次期システム設計案について報告する。