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大森 栄和; 栗原 研一; 松川 誠; 寺門 恒久; 古川 弘
第17回分子科学研究所技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2006/03
大型核融合実験装置JT-60用電源設備の油入変圧器の油中ガス分析にて、1台の変圧器に管理値を超える可燃性ガスの発生が認められた。この変圧器(28MVA, 11kV/17kV)は電圧調整用の無電圧タップ切換器を備えており、タップ切換器接触部分の局所的な過熱によって可燃性ガスが発生した。このタップ切換器は20年以上切換えることなく運転され、そのことが不具合につながった一つの要因と考えられる。この不具合の現象,推定原因,対策について報告する。
八木澤 博; 宮 直之; 新井 貴
第17回分子科学研究所技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2006/03
臨界プラズマ試験装置(JT-60)の真空容器内に設置されている多数のプラズマ対向壁(黒鉛タイル)は、プラズマによる真空容器壁面の損傷を防ぐ目的から設置されている。ダイヤルゲージ等を用いたプラズマ照射後の黒鉛タイルの測定では真空容器部位により損耗・堆積が確認されている。しかし、ダイヤルゲージ等を用いた損耗・堆積の測定は非常に手間・時間のかかる作業であり、広範囲な測定には人力的に無理がある。そこでより容易でかつ高精度に測定することを目的に粗さ計による新たな測定手法の開発を行うことになった。前回までに、この損耗・堆積の測定を行うために、測定用の基準面(溝)を表面に持つ黒鉛タイルを製作し、フライス盤のヘッド部にあるスピンドルの先端に溝の深さ方向分だけオフセットした2台の粗さ計を取付け簡易三次元測定器として新品タイルの初期状態の表面形状を確認した。また、実験運転後のトリチウムの付着した黒鉛タイルはRI取扱いを考慮した専用の三次元測定器を開発した。今回は実験運転後の黒鉛タイルを対象に新品タイルとの変位量を比較し、真空容器内の損耗・堆積分布を確認した。また、前回製作した三次元測定器の精度検証を行い、この一連の測定手法について行った評価をまとめて報告する。
赤坂 博美; 高野 正二; 川俣 陽一
第17回分子科学研究所技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2006/03
トカマク型核融合試験装置JT-60のタイミングシステム(以下「TS」と称す。)は、JT-60の実験運転において各種計測・制御機器の動作に必要なトリガー信号やクロック信号の送信,放電シーケンス制御における時間基準を発信するシステムとして重要な役割を果たしている。このTSは、構成するCAMAC機器の高経年化による故障が増加し、また機能面では実時間フィードバック制御の高速化に伴い、基本クロック周期1msが既に最小周期250
sとの誤差が長パルス放電時に顕在化するなど課題を抱えた状況である。そこで更新を兼ねて、機能面を向上させながら一方で価格を抑えたシステムの構築を目指して、TSの更新構想検討を行った。2002-2004年に制御ロジックの実行にDSP(Digital Signal Processor)を使用したVMEバスシステムによるプロトタイプを製作し機能検証を行ったが、タイミング遅れ時間を短縮させるには至らなかった。さらなる高速化を目指して制御ロジックの実行にFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いた新システムの検討を開始するとともにFPGAについての調査を行った。本研究会では、これまでの検討結果の総括とプロトタイプ改良後の試験結果及びFPGAを用いた新システムの設計構想について報告する。
平塚 一; 新井 貴; 長谷川 浩一; 根本 正博; 阿部 哲也
第17回分子科学研究所技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2006/03
特願 H16-258288 
公報
国際熱核融合炉における炉内ガス成分分析のために開発した質量分析計(QMS)をヒトの健康状態管理に利活用するために、ごく少量の呼気試料ガスを用いてその場計測が可能なガス成分の分析技術及び装置を開発をした。分析方法は、ヒトの気道である気管部分に残存する呼気と肺で代謝された呼気を区分できるように新たに開発した特殊サンプルバック中へ呼気試料ガスを収集する。その収集した試料ガスの一部をシリンジ(注射器)で取り出してQMSを組み込んだ超高真空容器に注入し、QMSにより質量数ごとのガス成分量を計測する。初期実験の結果、アルコール成分を高精度で検出できること,若年齢や運動量が多い人ほど体外への排出酸素量が少なく排出二酸化炭素量が多いことを定量的に評価できること等が確認できた。
市毛 尚志; 平塚 一; 竹永 秀信; 松沢 行洋; 芳賀 三郎; 宮 直之
第17回分子科学研究所技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2006/03
現在のJT-60プラズマ放電時間は最大65秒まで可能だが、ペレットの連続入射時間は最大5秒間に制限されている。そこで、プラズマ放電時間に対応するために連続ペレット生成が可能なスクリュー式生成方式を採用することにした。現在は、既設ペレット入射装置にスクリュー式ペレット生成器を組み込むため、スクリュー式ペレット生成器及び既設ペレット入射装置の性能等の整合性,互換性を図る改造を行っているところである。本研究会では、既設ペレットの改造の概要とスクリュー式ペレット生成器の構造及びその生成試験結果について報告する。
堀 利彦; 千代 悦司; 山崎 正義; 長谷川 和男
第17回分子科学研究所技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2006/03
J-PARCリニアックの大電力高周波源の基盤施設である高周波系冷却水システムの設計が2002年度から開始された。われわれはこのシステムの中心である冷却水分配用の冷却水ヘッダの評価を2003年の春から開始し、実機で使用する合計22台の製作を2003年秋までに完了した。約1年半の原子力機構内での保管期間を経て、2005年春からは新築リニアック棟への据付け,配管,調整作業などを実施し、秋にはシステムの一部運用を開始した。本論文では、このシステムの設計・評価・実機での運用などについて報告する。
小又 将夫; 椛澤 稔; 藻垣 和彦; 梅田 尚孝; 山崎 晴幸
no journal, ,
JT-60U用負イオンNBI装置は、JT-60Uにおいて、350keV以上の高エネルギービームにより高密度領域のプラズマ中心部のビーム電流駆動と加熱を行うことを主目的とした装置である。同装置の運転効率向上のため重要な課題の1つは、負イオン源フィラメントの長寿命化である。従来のフィラメントは、負イオンを生成するためのアーク放電時に、フィラメントの電流密度が不均一になることもあり損耗が激しい。そのため、この対策として電流密度が一定になりフィラメントの温度分布が均一化できるような形状に改良した。
岡野 文範; 本田 敦; 大島 克己; 沼澤 呈*
no journal, ,
日本原子力研究開発機構核融合研究開発部門では、核融合実験装置(JT-60U)を用いて高性能プラズマの長時間維持を目指した研究開発を行っている。JT-60Uにおいて臨界プラズマ条件を成立させるためにはプラズマを追加熱する必要があり、その主加熱装置として中性粒子ビーム入射装置(NBI)がある。NBIにより重水素の高速中性粒子ビームをJT-60Uのプラズマへ入射してプラズマ温度を数億度にまで上昇させることができる。NBIは14基のビームラインから構成されており、ビーム入射運転時に動作ガスとして1基あたり3
5Pam
/sの重水素ガスを導入される。そのために、液体ヘリウムを冷媒とする凝縮型の大容量クライオポンプ(1基あたり1,400m/s)が設置されている。クライオポンプへの液体ヘリウムの供給は、2.4kWの冷凍能力を有する液体ヘリウム製造装置(高圧ガス製造施設)で行っている。本液体ヘリウム製造装置は約20年前に運転を開始した設備で、制御システムは、DCS計算機システム(総ループ数:約400)で行っていた。近年、DCSの性能低下等による故障頻度が著しく高くなっており、また、本システムは製造中止後10年経過しているため部品調達も困難な状況で、JT-60Uの実験運転に支障をきたし始めている。この対策として、PLC計装を用いた大規模な制御システムへの改造を試みた。本講演では、これらの改造への取り組み及び成果について報告する。
鈴木 貞明; 長谷川 浩一; 篠崎 信一; 佐藤 文明; 平内 慎一; 石井 和宏; 関 正美; 森山 伸一; 横倉 賢治
no journal, ,
JT-60高周波加熱装置(LHRF)は、アンテナ先端部に耐熱性を高めるために開発した炭素製グリルを取り付けて実験運転を行ってきた。その後、先端部を観察したところ、炭素製グリルには損傷はなかったが、炭素製グリルを取り付けるステンレス製ベース部に溶融が見られた。その原因の一つとして、先端部付近での放電がアーク検出器で正常に検出されず、放電が持続し、ベース部を保護できなかったと考えられた。そこで、こうした損傷等を最小限に抑えるためにアーク検出器の改良や可視画像による保護システムの開発を行った。
薄井 勝富; 河合 視己人; 海老沢 昇; 菊池 勝美; 能登 勝也
no journal, ,
JT-60U負イオンNBI装置(以下は、N-NBI装置という)は、1995年3月末に第1期分の据付工事を完了し、負イオン源1台での調整運転を開始した。その後、第2期分据付工事を経て1996年3月に負イオン源2台による初のJT-60へのビーム入射に成功し、現在まで約10年余り運転を行っている。N-NBI装置は、最高500keVの負イオンビームの加速・生成を目指しているが、これまでイオン源加速部の放電破壊により、ビームなしの無負荷耐電圧の最高電圧値は474kV,ビーム有りの最高電圧値は、431kVに留まっている。今回、加速部の放電破壊の解明に向け、絶縁破壊時のガス放出や電流電圧の過渡応答を調べた。その結果、高電圧印加のみで加速部内部でガス放出が発生すること、またガス放出がなくなれば放電破壊が抑制できること等が明らかになった。本講演では、これらのことについて報告する。
澤畠 正之; 下野 貢; 篠崎 信一; 寺門 正之; 五十嵐 浩一; 高橋 正己; 関 正美
no journal, ,
トカマク型装置では、核融合反応を効率よく起こすためにプラズマを数億度の超高温まで加熱し、プラズマに10MA程度の大電流を流すとともに、その径方向分布を制御して、プラズマを安定に保持しなければならない。その方法のひとつに電子サイクロトロン加熱(ECH)装置を用いた加熱・電流駆動がある。臨界プラズマ試験装置(JT-60U)では、高周波による局所的な加熱・電流駆動によるプラズマの安定性改善や予備電離の実験を行うため、平成10年度からECH装置を導入してきた。JT-60Uでは、実験の進展によりさらなる大電力が求められ、出力パワーの定格値1MWを超える1.3MW以上で3秒を目指し数個の発振パラメータを調整し、1.5秒の発振を達成した。また、プラズマの長時間維持等を目指した最大65秒間放電において、電流立上げ,電流分布制御,電子加熱に対応するため、ECH装置の長パルス入射も必要とされた。そのため出力パワーを0.5MW/ユニット以下に抑え、装置建設時の定格である5秒間(1MW/ユニット)を大きく上回る、15秒/ユニットの発振調整に成功した。
棚井 豊; 秋野 昇; 菊池 勝美; 竹之内 忠
no journal, ,
JT-60NBI冷媒循環系設備(以下、冷媒循環系という)は、NBI加熱装置のビームライン内を常に超高真空雰囲気に保つためになくてはならない設備であり、同加熱装置によるJT-60での臨界達成や高エネルギービーム入射に大きく貢献してきた。従来の冷媒循環系の計算機システムは、14基のクライオポンプと1式のヘリウム冷凍機の自動運転制御を目的として、昭和62年に設置されたもので、16ビットCPUを擁した制御用計算機EX-100シリーズ(日立製作所製)であり、2台のCRT(POC-EX-100主メモリ2MB)3組のマルチコントローラMLC(メモリ256kB/MLC),1式のループコントローラLPCから構成されていた。この計算機システムは、昨年まで約18年間運転されてきたが、老朽化による監視性能等の機能低下に加え、同計算機の製造中止によりオーバーホールや修理のための保守部品の確保が困難になってきた。そのため、前回の技術研究会で報告(*1)したとおり、従来使用していた計算機システム(DCS)からPLCを用いた制御システムに変更を図った。制御システムに変更でははじめに制御系単体にて個々のループやシーケンス動作を確認した後に総合動作試験を行った。本報告は、総合動作試験時の主な制御不具合とその対策に関するものである。(*1)NBI冷媒循環系計算機システム更新の検討(P3-02於;大阪大学)
清野 公広; 大島 貴幸; 坂田 信也; 佐藤 稔; 小関 隆久
no journal, ,
JT-60計測装置用データ処理設備では、経年化したシステムの更新,データ処理量の増大,処理の高度化・高速化に対応するため、より応用性・汎用性の高い、UNIXをOSとするワークステーションとネットワーク(LAN)を利用したシステムへの改造を平成13年から、順次行い、改造部分から暫定運転を行ってきた。今年度、最終段階であるショット間処理計算機(ISP)のUNIX化改造が終了し、すべてのシステムがUNIX化されたワークステーションで実験運転を開始した。本報告ではUNIX化されたISPの運転状況、大型汎用計算機との比較を行い、UNIX計算機の評価を行うものである。