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論文

Thermoelectric generation based on spin Seebeck effects

内田 健一*; 安立 裕人; 吉川 貴史*; 桐原 明宏*; 石田 真彦*; 萬 伸一*; 前川 禎通; 齊藤 英治*

Proceedings of the IEEE, 104(10), p.1946 - 1973, 2016/10

 被引用回数:149 パーセンタイル:99.24(Engineering, Electrical & Electronic)

The spin Seebeck effect (SSE) refers to the generation of a spin current as a result of a temperature gradient in magnetic materials including insulators. The SSE is applicable to thermoelectric generation because the thermally generated spin current can be converted into a charge current via spin-orbit interaction in conductive materials adjacent to the magnets. The insulator-based SSE device exhibits unconventional characteristics potentially useful for thermoelectric applications, such as simple structure, device-design exibility, and convenient scaling capability. In this article, we review recent studies on the SSE from the viewpoint of thermoelectric applications.

論文

Design and implementation of four 20 kA, 5 kV hybrid switching networks for plasma ignition in the international tokamak JT-60SA

Burini, F.*; Kuate-Fone, Y.*; Taddia, G.*; Tenconi, S.*; Lampasi, A.*; Zito, P.*; 松川 誠; 島田 勝弘; Coletti, A.*; Novello, L.*

Proceedings of 40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2014), p.5035 - 5040, 2014/10

This paper describes the design and implementation of the Switching Network Unit (SNU) for the superconducting Central Solenoid coils of the international nuclear fusion experiment JT-60SA to be built in Naka, Japan. The SNU can interrupt a current up to 20 kA in less than 1 ms to create a voltage up to 5 kV. It is realized with a hybrid switch integrating an electro-mechanical device and a solid state Static Circuit Breaker, parallel connected. SNU resistance can be pre-arranged and dynamically reduced by a solid state making switch. Preliminary test results confirmed the current balance of the multiple parallel branches constituting the solid state switch and proper behavior of the devices, confirming simulations results. Further applications could be medium voltage DC networks (either naval or land based); higher DC voltages are practicable.

論文

Monte Carlo simulations of photon absorbed fractions in a frog voxel phantom

木名瀬 栄

Proceedings of the IEEE, 97(12), p.2086 - 2097, 2009/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:31.09(Engineering, Electrical & Electronic)

For radiation protection of the environment, a voxel-based frog phantom was developed using cryosection data, which have been available on a website of the Lawrence Berkeley National Laboratory. The voxel-based frog phantom has a mass of 33.7g. In the present study, the voxel-based frog phantom was applied to evaluating photon AFs in the segmented organs/tissues. The sources were assumed to be monoenergetic in the photon energy range from 10 keV to 4 MeV. The radiation transport was simulated using the Monte Carlo method. Consequently, it was confirmed that the photon AFs for organ self-absorption are dependent on the masses of the source/target organs. It would appear that the photon AFs for organ self-absorption are expressed by a continuous function of photon energy emitted by the source. The photon AFs for organ cross-fire might be subject to the geometry effect such as size and shape of source/target and distance between the source and target.

論文

A New PWM pattern generation method for a PWM converter applied to a superconducting magnet

三浦 友史; 松川 誠; 中野 博民*

Proceedings of the 18th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE '99), p.417 - 420, 1999/10

力率1運転が実現可能で、交流入力電流の高調波が低減できるPWMコンバータは、次世代核融合装置の超伝導コイル用電源として有力であると考えられている。しかし、従来のPWMパターン発生法では、スイッチング素子の最小導通期間を保持しなければならないという制約から、直流出力電圧をゼロ付近の低電圧に制御することが非常に困難であった。そのため、交流入力電流波形は歪み、直流電流は振動する可能性があった。本講演では、直流出力電流の環流期間を1サンプル周期内に適切に配分することによって、素子の最小導通期間の制約にかかわらず、ゼロ電圧を出力することができる新しいPWMパターン発生法を提案する。本方法の有効性をEMTDCを用いた回路シミュレーションを行って評価、検討したので、その結果について報告する。

論文

Development of high heat flux components in JAERI

秋場 真人; 江里 幸一郎; 佐藤 和義; 鈴木 哲; 秦野 歳久

Proceedings of the 18th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE '99), p.381 - 384, 1999/10

原研における高熱負荷機器開発の現状について報告する。主な内容は以下の通りである。(1)実験炉規模の大型ダイバータ試験体を製作して、ITER熱負荷条件に耐えることを実証した。(2)低放射化鋼(F82H)を用いたパネルを開発して、原型炉で予想される5MW/m$$^{2}$$の熱負荷で熱疲労試験を実施し3,000回以上耐えることを確認した。(3)F82Hの限界熱流束試験を実施して、銅合金を用いた従来のダイバータ用冷却管とほぼ同じ性能が得られることを確認した。

論文

A Mechanical design for ferritic steels to reduce toroidal field ripple in the JFT-2M

中山 武*; 山本 正弘; 阿部 充志*; 柴田 孝俊; 大塚 道夫*; 秋山 隆*; 佐藤 勝利*; 菊池 一夫; 和田 豊*; 小池 常之; et al.

Proceedings of the 18th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE '99), p.227 - 230, 1999/10

高性能トカマク開発試験装置(JFT-2M)では、将来の炉構造材料の候補である強磁性体の低放射化フェライト鋼F82H(以下フェライト鋼と記す)を用いた先進材料プラズマ試験計画を段階的に進めている。第1段階のリップル低減試験では、フェライト鋼板を真空容器の外部に設置して、トロイダル磁場リップルの低減を図る。本発表は、このフェライト鋼板の機械設計に関するものである。フェライト鋼板の形状は、各トロイダルセクション毎に決定し、ポート、計測器、ベーキングヒータ等を避けた中で最もリップルを低減できる構造とした。フェライト鋼板は、トロイダル磁場コイルケースから支持し、支持構造は可能な通電パターンすべてに対する電磁力を考慮して決定した。また、板厚はトロイダル磁場強度に応じて可変とした。設置後に電磁力試験を実施し、支持具の健全性を確認できた。フェライト鋼板の設置により、トロイダル磁場リップルの基本モードを2.1%から0.8%に低減できた。

論文

Operation and control of JT-60U ECRF system

篠崎 信一; 下野 貢; 寺門 正之; 安納 勝人; 平内 慎一; 池田 佳隆; 池田 幸治; 今井 剛; 春日井 敦; 森山 伸一; et al.

Proceedings of the 18th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE '99), p.403 - 406, 1999/10

JT-60Uにおける局所的な加熱及び電流駆動を目的として試作開発してきた110GHz,1MWのECRFシステムの構成・機能及び運転・制御について述べる。本システムはジャイロトロン、高圧電源、全長60mにおよぶ伝送系、駆動ミラーを有するアンテナから構成される。これらの機器すべてを統括し、その運転を制御する制御設備はシーケンサ、VME、タイミング制御板等から構成される。これらの内、特に重要な構成機器はタイミング制御板であり、ジャイロトロンの運転に欠かせない高圧電源の入・切制御を行うためのものである。これによりブレークダウン等の発生から数$$mu$$秒以内に高圧電源を遮断し、ジャイロトロンを保護することができる。また、ジャイロトロン、伝送系等の操作のために、マンマシンインターフェイス部分にタッチパネルを導入した。これにより、起動、停止やパラメータ入力等の運転操作が大幅に簡素化され、容易な運転を可能とした。

論文

Increasing the beam power of the JT-60 negative ion based neutral beam system

栗山 正明; 秋野 昇; 海老沢 昇; Grisham, L. R.*; 疋田 繁紀*; 本田 敦; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 椛澤 稔; 日下 誠*; et al.

Proceedings of the 18th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE '99), p.133 - 136, 1999/00

JT-60用負イオン源は、これまでイオン源などの運転パラメータの最適化を行いながらビームパワーを徐々に増大させてきた。しかし、さらにビームパワーを増大させるためにはイオン源や電源にかかわるいくつかの課題を解決しなければならない。イオン源での課題の一つは、加速電極への過大な熱負荷である。この加速電極でのビームロスは加速ビームの40%にも達する。この電極への高熱負荷の原因を、ソースプラズマの一様性を測定しながら、イオン源での磁場、ガス圧等を変化させながら調べた。この結果、熱負荷過大の大きな原因として、ソースプラズマの一様性が悪いことによるビーム発散の悪化にあることがわかってきた。この対策として、ソースプラズマ生成部のアーク電流分布の調整が有効であることも判明した。

論文

Development of all-metal antenna for ICRF system in next generation tokamaks

森山 伸一; 藤井 常幸; 木村 晴行; 新井 宏之*; 太田 完治*

Proceedings of the 18th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE '99), p.399 - 402, 1999/00

次世代トカマクのイオンサイクロトロン加熱用アンテナに不可欠な全金属アンテナサポートとして、全く新しい改良型サポートの設計を行った。ITERではプラズマのディスラプション時に発生する電磁力に対してアンテナ導体及び同軸管中心導体を機械的に支持する強固なサポートが必要になる。これまでのアンテナではこの種のサポートにセラミックスが用いられてきたが、ITERでは中性子束がその高周波損失を増加させ、また熱伝導性能を劣化させるため使用不可能である。そこでリッジ導波管を発展させた全金属製のサポートを考案しその開発を進めてきた。新設計の第1のポイントは従来1方向からであった支持構造を2方向からとし、同軸管中心導体をねじる方向に働く電磁力に対する強度を大きく改善したことである。したがって従来の設計で中実であった支持柱を中空としても十分な強度が得られる。この中空支持柱はアンテナ冷却水や計測信号ケーブルの導入口などに極めて有用である。第2のポイントはすべての構成要素を円柱としたことで、製作が容易になったこととともに、角が減ったため耐高周波電圧性能が向上したことである。

論文

Evaluation of welding deformation on ITER vacuum vessel

中平 昌隆; 高橋 弘行*; 井上 修*; 小泉 興一; 柴沼 清; 多田 栄介; 小野塚 正紀*; 伊尾木 公裕*

Proceedings of the 18th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE '99), p.245 - 248, 1999/00

国際熱核融合実験炉(ITER)の真空容器は、D型の非円形断面を持つドーナツ型である。D型断面の高さは約15m、幅は約9mであり、板厚40mmの内外壁をリブで繋いだ二重壁構造をしている。材料はオーステナイトステンレス鋼SUS316Lであり、周方向に20個の構造単位セクタを溶接接続して組立てを行う。組立時には外側にトロイダルコイルがあり空間がないため、溶接作業はすべて内側から行わなければならない。このため、溶接は片開先溶接となり、溶接変形は両開先に比して大きくなる。また、D型の非対称な断面を有するため、変形の予想も困難である。これらの悪条件にもかかわらず、組立精度は溶接変形を含めて20mmという厳しい条件が要求されるため、溶接変形と精度良く予測することは大変重要である。本論文では、ITER真空容器の溶接変形解析を実施し、解析結果と実規模溶接試験との比較検討を報告する。

論文

JT-60U W-shaped divertor with in-out divertor pumping slots

正木 圭; 森本 将明*; 逆井 章; 竹永 秀信; 笹島 唯之; 児玉 幸三; 宮地 謙吾; 細金 延幸

Proceedings of the 18th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE '99), p.123 - 126, 1999/00

JT-60Uでは、1997年にオープンダイバータからW型ダイバータ(内側排気)に改造しており、既に良好な実験結果を得ている。パフ&ポンプによる炭素不純物の減少や、ヘリウム炭の連続的な排気等を実証している。しかし、これらは低密度プラズマでの実験結果であり、高密度プラズマでは外ダイバータの中性粒子圧力が上昇してダイバータプラズマの制御が困難になり、良好な結果が得られていなかった。そこで、高密度領域のプラズマ性能を向上させるために、新たに外側排気溝を設け、両側排気とした。この改造に伴い、ダイバータ、ドームタイルの高熱負荷に対する熱応力評価及びディスラプションに対する強度評価を実施し、その健全性を確認した。この両側排気W型ダイバータでの初期実験結果では、排気速度が30%程度改善され、Hモード遷移加熱しきい値においても30%以上低減することに成功している。

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