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小林 鉄也; 千代 悦司; 鈴木 浩幸*; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 道園 真一郎*; 川村 真人*; 福井 佑治*; Fang, Z.*
Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.320 - 322, 2005/07
J-PARCリニアックにおける324MHz低電力高周波制御の実機用システムがほぼ完成し、その性能評価を行った。本システムでは、クライストロン出力の安定性(高圧電源変動に依存)及び線形性を補償するためにアナログ回路のフィードバック制御システムを用いる。評価の結果、期待される性能(入出力特性の線形性、及び振幅・位相安定性それぞれ
0.23%, 0.22
)が得られた。また、その制御系の応答関数(振幅・位相の両方)を測定により得ることができたので、それによるトランジェントな解析の可能性について考察する。
永井 良治; 沢村 勝; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 西森 信行; 西谷 智博; 峰原 英介
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.293 - 295, 2004/08
自由電子レーザーにおいて安定に高出力を得るためには、安定したRF電場により安定した加速を行うことが不可欠である。そこで、ループゲイン,時定数を外部から連続可変にし、RFの制御をかけた状態のままでループゲイン,時定数を最適化することで安定度の向上に成功した。また、RF部品の気温変動の影響を最小限にするために、制御回路を恒温槽の中に入れて温度調節を施し、気温の変動の影響を最小限にすることができた。
小林 鉄也; 千代 悦司; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 道園 真一郎*
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.320 - 322, 2004/08
J-PARCリニアック(全長約300m)では、加速電界(972MHz)の位相変動,振幅変動をそれぞれ1度,1%以内に抑える必要がある。位相の基準信号では0.3度(=約1ps)の安定性を目標とし、約60にもなる高周源制御ステーションの位相をこの厳しい精度で揃えなければならない。本発表では、J-PARCリニアックにおける高周波基準信号分配システムに関して、これまで発表した評価結果をまとめ、さらにタイミング系信号の分配も含めた最終的なデザインの詳細を紹介する。
小林 鉄也; 鈴木 浩幸*; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 川村 真人*; 福井 佑治*; 門倉 英一*; 上窪田 紀彦*; 高木 誠*; 吉田 奨*; et al.
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.314 - 316, 2004/08
J-PARCリニアック運転のため、現在KEKで行われているDTL1ビームコミッショニングにおいて性能評価される低電力高周波源システムの特性について報告する。本ビーム試験では、RFQ,バンチャー2台,チョッパー、及びDTL1を、いずれも324MHzで駆動する。これらの位相・振幅フィードバック制御とモニターシステムの特性,バンチャーでのフィードバックシステムの有効性などについて述べる。
福田 武司; 及川 聡洋; 竹治 智; 諫山 明彦; 河野 康則; 閨谷 譲; 長島 章; 西谷 健夫; 木島 滋; 玉井 広史; et al.
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.357 - 367, 2002/09
被引用回数：7 パーセンタイル：44.35(Nuclear Science & Technology)核融合実験炉で高性能炉心プラズマを定常維持するためには、複数のプラズマ諸量を同時に実時間フィードバック制御する必要がある。本論文ではJT-60におけるプラズマの蓄積エネルギーや密度,温度等の実時間制御を目的とした研究開発の成果をまとめた。電子密度と中性子発生率の制御を用いた負磁気シア放電では、高い閉じ込め性能と規格化
値を4.3秒間維持するとともに蓄積エネルギーの変化を動的に制御することによって世界最高の等価エネルギー増倍率を達成した。また、放射冷却ダイバータの生成と高い閉じ込め性能の両立を目指したダイバータの放射損失量と中性子発生率の複合制御実験を行い、応答行列を評価することによって各制御装置の寄与を定量化するとともに単純な組み合わせ制御の問題点を明らかにした。さらに、非制御量の非線形応答に注目して核融合炉心プラズマの制御に必要な先進制御の概念を提案した。
坂田 信也; 小岩 素直*; 青柳 哲雄*; 松田 俊明
Fusion Engineering and Design, 48(1-2), p.225 - 230, 2000/08
被引用回数：6 パーセンタイル：42.66(Nuclear Science & Technology)JT-60データ処理設備実時間処理計(RTP)は、JT-60実験放電で生成されるプラズマに対し、フィードバック制御を行うためのパラメータとなる複数の計測データを収集し、収集した各計測データに任意の演算処理を実施した後、全系制御設備に転送するという一連の処理を1ms周期で実施している。この一連の処理を実時間処理と呼ぶ。近年、フィードバック制御の多様化に伴い、パラメータとなる計測データの増加、演算処理の複雑化により実時間処理のさらなる高速化が求められてきた。本報告では現システムの紹介とシステム導入当初から現システムに至るまでの改良部分、そして改良による処理時間の短縮化について述べる。
酒井 卓郎; 佐藤 隆博*; 及川 将一*; 神谷 富裕; 宇野 定則
第12回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.97 - 99, 1999/07
原研高崎に設置されている3MVシングルエンド加速器は、高精度抵抗に流れる電流を測定することによって、加速電圧のフィードバック制御を行っている。しかしながら、この抵抗が放電や経年変化により劣化すると、加速器の設定電圧と実際の電圧との間にずれが生じる。そこで、ビームラインのエネルギー分布スリットを高精度化し、このスリット電流のバランスにより加速電圧を制御する方法を試みた。目標とするエネルギー分解能は、
E/E=1
10
であり、この値を達成するためには、スリットの開き幅を0.2mm以下にする必要がある。このスリットを2組を90°偏向磁石の上流と下流に設置し、スリット電流のバランスから加速電圧のフィードバック制御を行うことにした。
玉井 広史; 木島 滋; 細金 延幸; 朝倉 伸幸; 坂田 信也; 齋藤 直之; 秋葉 賢一*; 赤坂 博美; 川俣 陽一; 栗原 研一
Fusion Engineering and Design, 39-40, p.163 - 167, 1998/00
被引用回数：9 パーセンタイル：60.39(Nuclear Science & Technology)ダイバータ部のボロメータ信号を用いてダイバータ領域に注入するガスパフ量のフィードバック制御を行い、放射冷却ダイバータを定常に維持した。このとき、全加熱入力の40%に当たる6MWのダイバータ放射損失が、約3秒間ほぼ一定値に保たれた。一方、放射損失を加熱入力の50%以上にすると、MARFEが発生して急激に増加し、帰還制御が困難となった。放射損失量の制御領域を広げるためには、パフするガスの種類や入力に用いるボロメータ信号の選択など、各種のパラメータの最適化を行う必要がある。来年度予定されている改造ダイバータでは、ガスの補給だけでなく排気も組み合わせた広範な圧力領域での運転制御が可能になると考えられる。
岸本 泰明; Koga, J. K.*; 田島 俊樹*; D.Fisher*
Physical Review E, 55(5), p.5948 - 5963, 1997/05
被引用回数：5 パーセンタイル：27.89(Physics, Fluids & Plasmas)荷電粒子ビームの位相空間の内部構造を、アンジュレータと広い周波数帯域のスペクトルを持つ適切に調整されたレーザーとのビートの動重力を用いて制御する方法を提案している。本手法は、リング加速器の各周回毎にフィードバック制御を行うことにより、空間的に短くバンチした電子ビームの高速冷却に適用することができ、縦方向のエミッタンスの速い時間スケールの減衰がシミュレーションにより検証された。本高速制御・冷却過程は高次のエントロピーを導入した統計手法を用いて解析され、従来のレーザービーム相互作用では解析されたことのない「エントロピー共鳴現象」を見い出した。
吉田 通治; 栗原 研一
JAERI-Tech 95-053, 26 Pages, 1995/12
JT-60のプラズマフィードバック制御計算機とポロイダル磁場コイル直接デジタル制御装置は、それぞれの制御演算で用いるコイル電流値の信号を異なる伝送ルートと機器で計算機入力しているため、それらコイル電流現状値が互いに異なると、算出したフィードバック量に対応する電圧値がコイルに印加されないことになり、制御性能の劣化が予想される。実際のアナログ-デジタル変換誤差は、数ビット以上になっており、この量は無視し得る量ではないと考えられる。本報告書は、このコイル電流現状値の不一致を改善した制御方式の実験への適用に先立ち、この問題がプラズマの制御にどんな影響を及ぼしているのか、また新しい制御方式が従来の制御方式と比較して制御性能をどれだけ向上させることが出来るのかについて検討を行ったものである。
松川 誠; 細金 延幸; 二宮 博正
Plasma Physics and Controlled Fusion, 34(6), p.907 - 921, 1992/00
被引用回数：18 パーセンタイル：57.01(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60のフィードバック制御に使用される平衡パラメータの検出式を導出するために、回帰解析法の一つである段階的方法を適用した。この方法の特長は、検出のために重要な変数を自動的に選択することが可能である点である。これにより得られた変数の組み合わせは、物理的考察のみから推察されるそれとはやや異った組み合わせになる。本方法を用いることにより、安定で変数間の共線性の低い回帰方程式を容易に求めることが可能となった。JT-60のプラズマ平衡配位のフィードバック制御により、この手法が十分な精度を有し、実システムに適用可能であることを実証した。
藤井 常幸; 小林 則幸*; 森山 伸一; 三枝 幹雄; 安納 勝人; 篠崎 信一; 寺門 正之; 木暮 重幸*; 小川 芳郎*; 若林 邦朗*; et al.
Fusion Technology 1990, Vol.1, p.1171 - 1175, 1991/00
JT-60の改造(JT-60U)に伴う、JT-60ICRF加熱装置の改造についてまとめたものである。ICRF加熱装置の主要部であるアンテナとインピーダンス整合器の改良を行なった。JT-60U用アンテナは、Hモードのようなプラズマ密度が周辺で急峻に立ち上がっている場合でも十分な結合抵抗(2
以上)が得られるように設計された。インピーダンス整合器は、大電力移相器とスタブチューナとの組合わせとし、耐電圧特性を向上させた。さらに、周波数フィードバック制御による整合回路を組合わせた。これにより、負荷のアンテナインピーダンスの速い(約3ms)変化に十分対応することができ、かつ、容易にインピーダンス整合をとることができる。これらの機器は、すでに製作され、40kV、1秒の耐電圧試験を終え、その健全性が確認されている。
川俣 陽一; 栗原 研一; 木村 豊秋; 高橋 実
JAERI-M 90-005, 30 Pages, 1990/02
JT-60全系フィードバック制御システムにおけるデータ転送には、プラズマの位置・形状制御のための実時間でのデータ入出力機能とプラズマ放電後の結果データの収集機能がある。JT-60の大電流化改造後の非円形ダイバータプラズマの垂直位置制御には、この「フィードバック制御システム」の制御周期をより短かくし、また、大量に発生する結果データの効率的な転送が必要となる。このため、現状のミニコンピュータシステムに替えて32ビットの高速マイクロプロセッサを搭載した汎用バス(VME-bus)システムを導入することにより解決を図ることを考えた。その際、CAMACハイウェイでネットワーク化されている既存の計算機システムとのデータ通信は不可避であるが、この通信性能は未確認の部分が多い。本報告書は、このデータ通信の性能確認や問題摘出を行った試験について記述したものである。
栗原 研一; 木村 豊秋; 高橋 実; 川俣 陽一; 坂田 信也; 赤坂 博美
JAERI-M 90-001, 45 Pages, 1990/02
真空中・円環座標系下のGrad-Shafranov方程式をDirichlet型境界条件のもとで解くことにより、プラズマ最外殻磁気面形状を同定する方法の開発結果を報告する。本方法は、様々な位置形状のトカマク・プラズマの精度の良い実時間制御や可視化に応用可能であること、さらに実用上考慮すべき磁束、ループ欠損やノイズの存在に対してしも充分ロバストな方法であることを示す。
亀有 昭久*; 笠井 雅夫*; 小林 武司*; 山田 政男*; 藤沢 登
JAERI-M 87-112, 38 Pages, 1987/08
核融合実験炉(FER)のための昭和61年度における、プラズマ電流、位置および形状制御に係わる設計研究について報告する。本報告には以下の内容が含まれる。1)FERにおけるプラズマ垂直位置制御の設計手順、2)高楕円プラズマにおける垂直位置制御、3)プラズマ電流、位置および形状(PCPS)制御系の概念検討、a.JT-60およびJETのPCPS制御系のサーベイ、b.FERのPCPS制御系の考察、c.PCPS制御系のモデル化
島崎 潤也
JAERI-M 82-083, 47 Pages, 1982/07
プラント動特性と制御の解析において、固有値問題として処理できる問題を例示し、固有値問題の一解法であるベキ乗法の改良を述べる。固有値問題で処理される問題としては、対象プラントの安定性評価、モード解析とモード制御、最適フィードバック制御の計算、大規模システムの次元縮小化を扱う。プラント動特性において安定性の悪いモードは通常ごく少数個存在し、このモードを解析するために、ベキ乗法を改良して適用する。ベキ乗法の改良は主に近接固有値と重複固有値に適用可能としたことである。改良したべキ乗法の有効性は改良計算プログラムによる異なった種類の固有値の例題を用いて示される。さらに、固有値の抜き取り法として、求めた固有値を完全に取り除き行列を縮小する方法を検討し、通常の抜き取り法との比較も行った。
木下 正弘; 成瀬 雄二
Journal of Nuclear Science and Technology, 18(8), p.595 - 607, 1981/00
被引用回数：10 パーセンタイル：75.8(Nuclear Science & Technology)深冷蒸留システムの制御系を設計するためには、システムの動特性を把握しておくことが必要である。そこで、先に我々が最適化シミュレーションを行った核融合炉燃料給排気系の深冷蒸留システム(4本の蒸留塔と2基の同位体平衡器から構成される)のうち、第1塔(全理論段数=70)を対象とした動特性解析を開始した。塔の缶出流中のプロチウムHのアトム分率X
を制御変数、還流比を操作変数、フィード流中のHのアトム分率Zの変化を外乱に想定し、調節計にPI(比例積分)動作を選定した負のフィードバック回路を構成してXを定値制御することを考えた。その場合に安定かつ良好な制御を得ることができる比例感度K及び積分時間Tiの値の決定基準を導いた。さらに、Zのステップ変化に対するXの応答をK及びTiの値のいくつかの組み合わせに対して調べ、その決定基準の妥当性を検証した。
小方 厚; 二宮 博正
Japanese Journal of Applied Physics, 18(4), p.825 - 834, 1979/00
被引用回数：7トカマクにおけるプラズマの位置、温度、密度、プラズマ電流およびプラズマ電流分布を、フィードバック制御する方法を、最適制御理論に基づいて開発した。最初に最適フィードバック制御法則の概略を述べた。つぎにトカマク系の状態方程式を、この法則にあてはめられる形に導いた。すなわち、回路方程式、粒子、バランスの方程式、エネルギーバランスの方程式、プラズマの運転方程式を線型化、集中定数化し、連立常微分方程式として示した。また、センサーとして用いうるプラズマ診断についても述べた。最後に状態方程式の数値計算例をJT-60の場合についてあげ、考察した。
都築 直久*; 二宮 博正; 小方 厚; 相川 裕史; 鈴木 康夫
JAERI-M 7630, 42 Pages, 1978/04
JT-60のプラズマ電流およびプラズマの水平方向位置、断面形状変形のフィードバック制御について検討している。それによると、フィードバック制御系の設計には、線形化した制御対象モデルを用いるのが便利であることがわかる。また、種々のプラズマの変化を仮定してシミュレーションを行なった結果を示した。その結果から、各制御量を互いに独立にフィードバックする方式で適確な制御が可能であることを確認できる。さらに、電圧変動がプラズマに与える影響を小さくするために、電圧のフィードバック制御を行なうことが有効であることを示し、そのフィードバック制御系の設計について述べている。
小方 厚; 二宮 博正; 鈴木 康夫
JAERI-M 7126, 29 Pages, 1977/06
トカマク中のプラズマの電流値・位置をフィードバック制御する際に、最適フィードパック則を適用できるように問題を定式化した。まず応用の観点から最適フィードバック則を概説した:すなわち状態方程式と評価関数係数を変数とする行列Riccati方程式の解を用いてフィードバックを行う方法を述べた。つぎに、制御系への入力(コイル電圧)・出力(プラズマ電流、位置)間の関係が回路方程式および平衡の方程式で表わされることを示し、これらの方程式を線形化して最適フィードバック則が適用できる形を導いた。トカマクのポロイダルコイルとしては空心変流器コイルと垂直磁場コイルのみを考慮に入れたが、より複雑なコイル系を持つトカマクへの拡張や、真空容器等の渦電流を考慮に入れるための拡張についてもふれた。
