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laser collective thomson scattering system in JT-60ULee, S.; 近藤 貴; 三浦 幸俊
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 41(11A), p.6574 - 6576, 2002/11
被引用回数：1 パーセンタイル：5.59(Physics, Applied)本論文ではJT-60U協同トムソン散乱計測装置で用いる量子井戸型赤外線検出器の較正手法とその実験結果について言及した。炭酸ガスレーザを用いた協同トムソン散乱法では散乱角が小さくなるため、詳細な光軸調整が必要となる。一方、大型装置においてヘテロダイン検出器の視野形状とその拡がりは、散乱光検出の感度や迷光強度に大きな影響を与え重要である。今回大型の黒体源を製作し、検出視野の半径や感度特性を詳細に評価することで検出器の感度分布がガウシアン分布であることを新たに発見した。また、局所レーザのビーム特性を調整することで視野を絞ることに成功し、光路中におけるビーム伝送ロスを低減することが可能となった。さらにその拡がり角からプラズマ中心における視野の拡がりを実験的に評価し、プラズマ観測位置における実効的な観測体積とその感度分布を実測に基づいて評価することができた。
千葉 真一; 河野 康則; 土屋 勝彦; 井上 昭*
JAERI-Research 2001-050, 59 Pages, 2001/11
JAERI-Research-2001-050.pdf:15.28MB
炭酸ガスレーザ干渉測定装置は、JT-60Uプラズマの中心部電子密度計測を目的として開発,運転されている。この装置の運転状態監視,JT-60Uの放電シーケンスに従った装置の制御,及び計測データの収集・高速処理・転送という統合的な機能を有する制御・データ処理システムを開発した。本システムは、主として2台のワークステーションを中心とするCAMACシステムから構成し、機能分担を明確にすることで高い信頼性を得ている。本システムにより、炭酸ガスレーザ干渉測定装置はJT-60U実験シーケンスに同期してデータ解析処理を速やかに行い電子密度データをルーチン的に提供することが可能となった。また、炭酸ガスレーザ干渉測定装置を用いた実時間密度帰還制御を行うための参照用実績密度信号についても、実時間処理機能により出力可能となった。
Lee, S.; 近藤 貴; 三浦 幸俊
プラズマ・核融合学会誌, 77(9), p.919 - 929, 2001/09
燃焼プラズマの中心部における不純物、D/T燃焼比及びヘリウム灰計測は核融合燃焼プラズマ実験において最も重要な計測のひとつとなる。しかしながらこれらのパラメータの測定手法は未だ確立されたとは言えず新規の診断法の開発が期待されている。このような計測課題に対し、協同トムソン散乱を用いた先進的計測手法を提案する。本論文ではこの測定法の計測原理と国際熱核融合実験炉(ITER)において期待される散乱スペクトルの計算結果を示し、その実現可能性を示した。次にイオンサイクロトロン周波数に比例した共鳴スペクトルの観測条件と要求される装置性能について議論を行った。さらに既存のトーラス装置であるJT-60UとLHDにおける本手法の適用可能性を検討した結果、これまでの技術と装置を利用することで十分に原理実証実験が可能であることを示した。
Lee, S.; 近藤 貴; 米本 義一*; 三浦 幸俊
Review of Scientific Instruments, 71(12), p.4445 - 4448, 2000/12
被引用回数：6 パーセンタイル：44.13(Instruments & Instrumentation)本論文ではJT-60Uにおける炭酸ガスレーザーを用いた協同トムソン散乱法の信号解析手法と新たに開発した周波数分解用フィルターバンクについて言及した。プラズマ中のイオン温度や高速イオン分布を評価するためには十分なS/N比(信号-雑音比)を確保しながら散乱光の周波数成分を分解する必要がある。また協同トムソン散乱では散乱光はパルス的に受信されるため回路内にフィルターする必要がある。そこでJT-60U協同トムソン散乱で予想される散乱スペクトルの周波数分布を計算で求め、透過周波数等フィルター特性を最適化しフィルターバンクの設計、製作を行った。さらに本研究では周波数フィルターの設計の際、炭酸ガス励起迷光フィルターやヘテロダイン検波器の特性についても詳細に議論しており、協同トムソン散乱計測の信号検出にかかわる基本特性を総合的に評価している。
laser collective thomson scatteringLee, S.; 近藤 貴
Review of Scientific Instruments, 71(10), p.3718 - 3722, 2000/10
被引用回数：4 パーセンタイル：36.73(Instruments & Instrumentation)本研究ではレーザーを用いた炉心プラズマ内部の先進的不純物計測手法を世界で初めて提案する。さらに核融合反応により生じる
粒子がヘリウム灰として残留する割合や重水素-三重水素比等、炉心プラズマの実現と制御に対し重要な物理量の測定手法についても述べる。炭酸ガスレーザー協同トムソン散乱法では、磁場に垂直な方向の散乱光成分はイオンサイクロトロン周波数に共鳴した櫛形のスペクトル分布を持つ。本論文ではITERの不純物として予想されるアルゴン、ベリリウム、ヘリウム灰などを含んだプラズマからの散乱光スペクトルを計算し、共鳴の起こる周期や散乱光スペクトルの強度から不純物の核種と密度が推定可能なことを示した。また実際にプラズマに適応する場合の測定機器に要求される性能等についても言及した。
新田 秀行*; 小野 正博*
JNC TJ8420 2000-010, 171 Pages, 2000/03
JNC-TJ8420-2000-010.pdf:5.34MB
表面汚染が主な放射性固体廃棄物に対して、高除染度の得られる可能性がある技術として、レーザークリーニング法、真空アーククリーニング法について、文献および特許調査を実施した。また、得られた情報に基づき具体的な適用例として集合型遠心機チェンバーの胴体部を除染するための装置の概念設計及び経済性評価を実施した。固体表面クリーニング技術(レーザー法、放電法)の現状調査では、公開文献、特許、その他の資料により技術調査を実施し、関連する文献をリストにまとめるとともに、技術データシートを作成した。また、クリーニングシステムを設計するために有用な情報を構成機器毎にまとめた。除染処理への検討例、適用例等の調査と評価では、固体表面クリーニング技術と同様、公開文献、特許、その他の資料により技術調査を実施し、関連する文献をリストにまとめるとともに、技術データシートを作成した。これら調査結果に基づき、炭酸ガスレーザー、YAGレーザー、真空アークそれぞれを用いた除染処理プロセス・装置概念設計を実施し、装置および処理プロセス概念の具体化をはかった。いずれの装置も回転リングを用いて除染対象物を回転させ、除染ヘッドを除染対象物の円周方向に走査することにより、除染速度が一定となるように設計した。本概念設計結果に基づき、各除染システムの経済性について比較評価した。
河野 康則; 千葉 真一; 井上 昭*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.3, p.397 - 401, 2000/00
JT-60Uでは、これまで赤外炭酸ガスレーザ光を光源とする電子密度計測用の干渉計及び偏光計を開発し、JT-60Uでの計測実験を通してそれらの大型トカマクにおける有用性を実証してきた。ここで、将来の定常核融合炉での電子密度計測では、数ヶ月に及ぶ長時間での信頼性維持が重要な鍵となるが、JT-60Uの実験放電時間は十数秒程度ということもあって、この観点での議論は十分ではなかった。そこで、今回の講演では、上記の干渉計、偏光計で得られた計測データを長時間信頼性の面から評価した結果を中心に報告する。
laser wave in a tokamak plasma河野 康則; 千葉 真一; 白井 浩; 井上 昭*; 長島 章
Review of Scientific Instruments, 70(2), p.1430 - 1434, 1999/02
被引用回数：11 パーセンタイル：61.16(Instruments & Instrumentation)トカマクプラズマ中をトロイダル接線方向に伝搬するレーザ光のファラデー回転偏光計測に基づく電子密度診断法は、干渉計測におけるようなフリンジジャンプがないこと、信号の時間的発展を追う必要がないことなど、より安定な測定が行える可能性があるため、近年ITERの密度計測に適する手法として注目されている。そこでJT-60Uでは本手法の原理的実証を目指した開発研究を進めているが、最近の計測実験において炭酸ガスレーザ光の接線ファラデー回転角の検出に初めて成功した。実験では、光弾性変調器を用いて赤外偏光計を使用した。これにより、入射レーザー光強度の変動に影響されない偏光計測を実現した。また今回の計測頻度としては、約0.1度が達成されており、ITERに本偏光計を適用した際にも十分なS/Nが得られる見通しを示した。本論文では、これらの実験結果について報告する。
石井 克典; 佐々木 紀樹; 須藤 収; 島崎 善広
PNC TN8420 93-002, 20 Pages, 1993/02
分子レーザー法応用研究の一環として,窒化物燃料開発に必要となる窒素15のレーザー同位体分離技術について調査研究を行った。オンライン情報検索システムDIALOGにより文献検索を行い,実際に文献を入手して分離プロセス,作業物質,分離係数等を調査・検討した。文献調査により以下の結果を得た。色素レーザーによる光分解反応は一般に分離係数が高く,テトラジンを作業物質に用いた例では最大10000程度であった。炭酸ガスレーザー+紫外光による2段階励起光分解反応では,作業物質にアンモニア用いた例が分離係数が最大で,分離係数は10程度であった。炭酸ガスレーザーによる多光子解離反応は比較的分離係数が低く,分離係数は4が最大であった。レーザー誘起化学反応では,窒素と酸素から一酸化窒素を合成する反応を利用した例が分離係数が最大で,分離係数は600であった。
laser interferometer for electron density measurement in JT-60U tokamak河野 康則; 長島 章; 石田 真一; 福田 武司; 的場 徹
Review of Scientific Instruments, 63(10), p.4971 - 4973, 1992/10
被引用回数：19 パーセンタイル：82.9(Instruments & Instrumentation)近年のJT-60やJT-60U等の核融合研究の進展により得られた高イオン温度モードやH-モードのように、電子密度に急峻な分布を有するプラズマに対して、さらに信頼性の高い電子密度計測が求められている。この目的で開発している炭酸ガスレーザ干渉計は、従来のアルコールレーザ干渉計と比較して1/10の波長のレーザ光を使用するため、急峻な分布や高電子密度プラズマにおいて安定な測定が可能である。またプラズマ中心付近を通る接線コードを選択したことにより、プラズマ位置が変化しても中心付近における密度情報を得ることができる。一方、レーザ伝搬光学系の振動補正用干渉計には赤外HeNeレーザ(
=3.39
m)を採用した。これによりプラズマに面した真空窓の曇りによるレーザ光の質の低下を軽減できる。干渉信号y高速位相比較器で位相情報となり、大型計算機で電子密度が計算される。(実効的な分解能は
n
=2.7
10
m
程度)以上の詳細について報告する。
萩原 正義; 宮本 泰明; 長谷川 信
PNC TN8410 92-094, 36 Pages, 1992/04
液体窒素冷却方式によるラマンレーザーの低温化において発生した問題の改善策としてブライン冷却方式を検討した。その結果を以下に示す。(1)ラマンレーザー特性において,1.ラマン変換効率は設計パス回数の37パスとすれば飽和変換領域に達すること。2.銅ミラーの変形量は液体窒素冷却に比べ,上下で約1/5,表裏面で約1/3となり,マルチパス形成上,問題はないと考えられること。3.ブライン冷却にした場合,ガス流動速度は液体窒素冷却の約半分以下と推測される他,ミラー穴付近の複雑な流動も解消されることが期待されるため,ビームの揺れは現状より改善されると思われること。(2)ブライン循環システムについて,1.噴流方式が最適と思われること。2.噴出速度を5m/s程度とすれば,流れによる攪拌効果が期待できること。3.冷媒としてメタノール(60wt%)で充分冷却可能であること。4.冷媒及び冷凍機に対して、官庁申請等を必要としないこと。
宮本 泰明; 萩原 正義; 長谷川 信; 島崎 善広
PNC TN8410 92-090, 38 Pages, 1992/04
分子レーザー法ウラン濃縮技術において,波長可変な高気圧(TEMA)炭酸ガスレーザー光をSUP235/UF/SUB6の吸収ラインのある16ミューm帯に波長変換するためには,十分に増幅されたTEA炭酸ガスレーザー光との4波混合によるラマン変換技術が必要となる。4波混合を起こすためには2つのレーザー光を時間的・空間的に完全に重ねてラマンレーザーに入射することが重要である。そこで,本報告書では2波長以上のレーザー光を空間的に結合する技術に関する原理的,数値解析的検討を行った。その結果,分子レーザー法の4波混合ラマン変換におけるレーザー光結合技術としては,プリズム方式,グレーティング方式,部分反射ミラー方式及びエタロン方式が有望であることがわかった。また,グレーティング方式においてはレーザー光を円偏光化技術の確立,及び,結合に要する距離の短縮化が必要であることがわかり,エタロン方式ではエタロン間隔の制御技術の確立が重要であることがわかった。
藤原 重徳; 田中 拓; 宮本 泰明; 川越 浩; 長谷川 信
PNC TN8410 91-263, 59 Pages, 1991/10
同位体炭酸ガスを用いた炭酸ガスレーザーの実用性を調査するため,発振試験による発振ラインの確認と同位体炭酸ガスの取扱い方法について調査を実施した。同位体炭酸ガスをレーザー媒質とする炭酸ガスレーザーを使用し,発振ラインを確認した。同位体炭酸ガスとしては,16O12C18Oを使用した。発振試験の結果より以下のことがわかった。1. 同位体ガスを用いたレーザー発振試験においては天然組成の炭酸ガスを用いた場合とは異なるラインが確認された。2. 同位体炭酸ガスを用いた場合,レーザー発振中のレーザーガス寿命が極めて短く,同位体炭酸ガスの発振ラインは短時間で消失した。3. アルミナ触媒を用いたガス再生試験においても再生効果,レーザー出力の回復はほとんど見られなかった。同位体を用いた炭酸ガスレーザーにおいて,レーザー発振ラインを確認することができたが,同位体炭酸ガスのハンドリングの難しさが提起され,今後さらに検討を進める必要がある。
笹尾 信之; 松本 精夫
PNC TN8410 91-091, 95 Pages, 1991/03
本報告書は核燃料技術開発の1990年度の研究開発の中で、ある程度のまとまりをみたテーマに関する論文集であり、核燃料、レーザー、材料等の広い分野にわたる研究開発が述べられている。なお各々のテーマについては、それぞれ単独の報告書が作成されているが、ここにそれらをダイジェスト版的にまとめたものである。
長谷川 信; 宮本 泰明; 田中 拓; 川越 浩; 藤原 重徳; 松田 瑛; 矢戸 弓雄
PNC TN8410 91-090, 11 Pages, 1991/03
動燃事業団は,分子レーザ法ウラン濃縮の開発を昭和63年度から理化学研究所の協力を得て進めてきた。そして100HZレーザシステムによる工学的原理実証を目的した試験装置の建設し,調整運転に入っている。この装置の開発で特に重要課題となるのは,分離に必要な16マイクロメートルレーザ光を作る100HZレーザシステムとレーザ光を利用して分離を行うプロセスシステムである。本報では,本装置の主要構成機器要素である,1)10マイクロメートルレーザ光を放射する炭酸ガスレーザシステム,2)10マイクロメートルレーザ光を16マイクロメートルに波長変換するラマンレーザステムについて,これまでのシステム開発の現状と工学実証試験装置の概要を紹介した。
有澤 孝; 加藤 政明; 成瀬 雄二
Chemical Physics Letters, 86(1), p.91 - 94, 1982/00
被引用回数：1 パーセンタイル：8.36(Chemistry, Physical)レーザーにより単色性を有する高出力密度エネルギーを同位体混合ガスに照射することにより、特定の同位体のみを励起することが可能である。同位体が分子であり振動準位を励起する場合には緩和過程により並進運動が誘起され、これにより、特定同位体の運動エネルギー(従って温度)を選択的に増大して拡散を選択的に起すことが考えられる。この原理を利用してSF
同位体の分離実験を行った結果、レーザー光によるSF加熱に基く熱拡散様の分離特性が得られ、低出力照射において
SFと
SFとの分離が確認された。
有澤 孝; 加藤 政明; 丸山 庸一郎; 柴 是行
J.Phys.,B, 15, p.1671 - 1682, 1982/00
炭酸ガスレーザーの発振波長に吸収帯を有するジクロロフルオロメタンを利用して多光子解離による水素の同位体分離を行った。その結果、解離特性や同位体分離特性に与える処理圧力の影響、レーザー出力密度の影響および本分子に含まれる塩素同位体の影響などが得られた。またレーザー出力が解離速度に対してしきい値を有することや処理圧力に対する分離係数の低下などについては、軽水素分子、重水素分子おのおのについて得られた2種類のレート方程式群を解くことにより理論的な裏付けを行うことができた。なお分離係数は解離生成物ばかりでなく残留分子中の同位体比からも求め、その解離特性を解明することができた。
