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青山 誠; 山川 考一; 赤羽 温; Ma, J.; 井上 典洋*; 上田 英樹; 桐山 博光
Optics Letters, 28(17), p.1594 - 1596, 2003/09
被引用回数：264 パーセンタイル：99.26(Optics)チャープパルス増幅法(CPA法)の進展により、近年、極短パルス・超高ピーク出力レーザーの性能は飛躍的に向上しており、10
W/cm
を超えるレーザー集光強度が達成されている。実験室サイズのレーザーシステムで、より高いピーク強度を達成するために、われわれはペタワット(PW)チタンサファイアレーザーシステムの開発を行っている。この達成のためには大口径チタンサファイア増幅器における寄生発振の抑制と理論限界での高効率増幅、そして30fsまでパルス幅を再圧縮する技術の開発が不可欠となる。本PWチタンサファイアレーザーシステムは、これまでに開発された100TWチタンサファイアレーザーシステムから得られるレーザー光を直径8cmのチタンサファイアブースター増幅器によりPWレベルまで増幅するよう構成されている。このような大口径増幅器で高効率増幅を達成するには、寄生発振の制御が不可欠となり、このためチタンサファイアと同等の高屈折率(n=1.7)を有する熱可塑性プラッスチックを結晶の周囲にクラッディングとして用いる技術を開発した。その結果増幅実験では、励起エネルギー65Jに対して37.4Jを達成した。ここで得られた増幅効率はグリーン光で励起されるチタンサファイア増幅器の理論限界に及ぶ。また、パルス圧縮後に30fsのパルス幅を得るため、溝本数が異なる回折格子をそれぞれパルス伸張器と圧縮器に用いて、レーザーシステムの高次分散補償を行った。実験で得られたレーザー光のパルス幅は32.9fsであり、これによりピーク出力0.85PWを達成した。このピーク出力,エネルギーはチタンサファイア結晶を用いたレーザーシステムでは世界最高性能である。本システムの詳細な報告を論文に発表する。
渡辺 昇; 原田 正英; 甲斐 哲也; 勅使河原 誠; 池田 裕二郎
Journal of Neutron Research, 11(1-2), p.13 - 23, 2003/03
現在考え得る最も効率の高い高性能モデレータは、大出力核破砕中性子源にあっては超臨界水素減速材を用いることにより達成されている。しかしその性能は水素のオルソ・パラ比,モデレータの寸法,反射体の材料,形状・寸法,その冷却水等のパラメータと複雑にかかわり、その最適化は非常にむづかしい。そのほかに、時間的に鋭いパルス特性を最小限の中性子強度の犠牲で得るためには、さらなる工夫が必要となる。筆者等は最近水素のオルソ・パラ比とモデレータ寸法を微妙に調節することにより、これまでに実現できなかったパルス特性(高いピーク中性子強度と鋭いパルス)を得ることに、コンピュータシミュレーションで成功した。そのことを主な話題として、種々関連するほかの重要なパラメータの最適化,そのようにして得られるパルス中性子をより効率よく中性子散乱研究に利用するための方法についても述べる。
羽島 良一; 西森 信行; 永井 良治; 峰原 英介
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 483(1-2), p.113 - 118, 2002/05
被引用回数：8 パーセンタイル：47.85(Instruments & Instrumentation)ゲインの十分大きなFEL発振器では、電子バンチと光パルスの完全同期状態で高効率・超短パルスの発生が可能であることが原研FELで実証された。原研FELで行なった実験では、従来の理論で示されている短バンチFEL発振器の効率に関するスケーリング則を超えた高い効率が得られ、また、この時の光パルスは4サイクル以下の超短パルスであった。これらの実験結果は数値解析の結果とよく一致しており、「持続的なスーパーラディアンス発振」とよぶべき新しい発振形態であると考えられる。
西森 信行; 羽島 良一; 永井 良治; 峰原 英介
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 475(1-3), p.266 - 269, 2001/12
被引用回数：15 パーセンタイル：71.15(Instruments & Instrumentation)原研FELでは波長22
mのFELでマクロパルス平均出力1.7kW(2.3kW)を達成した。括弧値はFEL取り出し窓をブリュースター角に設定して得られる推定値。電子ビームからFELへの変換効率は発振後の電子ビームのエネルギー広がりから得られ、4.6%であった。ビームエネルギーが100kWなので4.6kW得られるはずだが、回折損等から取り出しは半分となっている。通常、変換効率の最大は光共振器デチューニングが0付近で得られるが、ゲインが小さく発振しない。最近のJAERI FELの性能向上で、ピーク電流の高い電子ビームが得られ、高ゲインとなり今回の成果に繋がった。
高橋 幸司; 梶原 健; 春日井 敦; 諫山 明彦; 池田 佳隆; 井手 俊介; 坂本 慶司; 今井 剛; 藤井 常幸
Fusion Engineering and Design, 53(1-4), p.511 - 516, 2001/01
被引用回数：18 パーセンタイル：76.38(Nuclear Science & Technology)電子サイクロトロン波加熱(ECRF)装置はプラズマ加熱・電流駆動、及びそれによるMHD制御の有力な手段として期待されている。ECRF装置は高周波源(ジャイロトロン)、高周波をアンテナまで伝送する伝送系(20~100m)及びアンテナからなる。高周波を効率良く伝送する伝送系開発は重要で、高効率伝送を目的とした導波管内径31.75mmの110GHz伝送系(長さ40m,偏波器含むマイターベンド8個)の伝送試験を行った。高周波電力1MWで伝送効率89%を実証した。その後、JT-60Uにおいて高性能プラズマの定常運転を目的としたECRF装置の伝送系(長さ60m,偏波器含むマイターベンド9個)を試作し、MWレベルで効率75%の伝送を実証した。また、プラズマへの結合を決める高周波の偏波測定を行い、JT-60Uプラズマに対する最適偏波を得るとともに、プラズマ電子温度上昇の偏波特性を得た。
藤井 常幸; 今井 剛
Strong Microwaves in Plasmas 2000 Vol.2, p.615 - 628, 2000/00
最近の原研における電子サイクロトロン波帯(ECRF)コンポーネント及び同システムの開発について発表する。人工ダイヤモンドを使用した出力窓を持つITER用の原型ジャイロトロンを開発し、170GHzにおいて出力450KW/8秒の世界最高値を達成した。一方、実際の装置環境での使用を調査するため、JT-60Uを想定して110GHzジャイロトロンを試作し、現在までに1MW/0.5秒、0.3MW/5秒の出力を確認している。人工ダイヤモンドは高熱伝導率を有する等、中心部で高い出力密度の伝送に有利なガウス分布出力を可能とし、実際、出力窓からアンテナまでの伝送において高効率伝送(約75%)を実証した。試作コンポーネント等を用いた予備的なシステム開発ではJT-60Uに0.7MW/0.6秒の入射を行い、電子温度が約2.5keV上昇する等、顕著な電子加熱を観測した。
沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 杉本 昌義; 西森 信行; 峰原 英介
Review of Scientific Instruments, 70(10), p.3865 - 3868, 1999/00
被引用回数：4 パーセンタイル：38.4(Instruments & Instrumentation)高出力・高効率の自由電子レーザーのためには、ハイデューティー運転と消費電力を少なくするために超伝導リニアックが必要となる。原研自由電子レーザー用超伝導リニアックは250kV電子銃、83.3MHzの常伝導サブ・ハーモニック・バンチャ(SHB),499.8MHzの単セルと5セルの超伝導空洞が各2組で構成されている。電子銃は空間電荷効果を減らすために200kV近辺で運転されている。SHBと2つの単セル空洞の組み合わせにより熱陰極カソードとグリッドパルサーの電子銃であっても10A以上の高電流ビームが可能になった。バンチ長とエネルギーの測定半値幅は22psと1%以下であった。このビームを用いて波長24-28mで0.1kWの準CWモードでの発振を達成した。
坂本 慶司
プラズマ・核融合学会誌, 73(3), p.294 - 297, 1997/00
本発表は、最近の大電力ジャイロトロンの開発状況を、原研の成果を中心に解説を行ったものである。ITERで計画されている数10MWの大電力ミリ波発振システムでは、建設コスト、ランニングコストを下げることが必須であり、このためにジャイロトロン効率の向上は非常に重要なテーマとなっている。効率を上げるための要素として、発振効率の向上と使用済み電子ビームのエネルギー回収の2つが考えられる。発振効率の向上は、1MWで長パルス発振を達成するために非常に高い次数の電磁波モードを採用する必要があり、このため電子ビームと電磁波の結合が弱くなり必然的に効率が下がってくる。このため原研では高いQ値を持つ空胴共振器を採用し結合を高め、非常に高い次数の発振モード(TE31,8体積モード)で効率30%を達成した。一方、エネルギー回収による効率向上は原研が平成4年度に世界に先駆けて成功した方法であり、これを110GHzジャイロトロンに採用することにより、ジャイロトロンとして初めて効率50%を達成した。
秋野 詔夫
日本原子力学会「原子力開発利用の積極的展開のための基本条件に関する調査」報告書, 0, p.164 - 175, 1995/03
原子力学会の「原子力開発利用の積極的展開のための基本条件に関する調査」は、「21世紀の機軸エネルギーとして原子力が人口爆発とエネルギー需給の逼迫に対処する上で、開発利用の積極的展開の前提となる技術的、国際的、社会的課題を検討し、グローバルに長期利用を進める上での基本条件」を調査とした。本稿は、平成6年度の作業に参加し、熱利用を中心として原子力の非電力利用に関して調査検討した内容を纏めたものであり、地域温冷熱供給、高効率都市構築など民生分野への展開、天然ガス改質法・熱化学法による水素製造技術の確立とエネルギーキャリヤーとしての展開、受動的安全性・都市近接立地・カスケード熱利用等の可能性の観点から高温ガス炉の実証が今後重要な意義を持つことを述べた。また、電界水素製造と電気自動車は、電力平準化の点で重要であることを指摘した。
田中 利幸
原子力工業, 41(1), p.43 - 48, 1995/00
近年、来世紀にかけて人口増加、資源・エネルギー消費の拡大が話題となり、地球環境問題と相まって、清貧のゼロ成長の時代の到来が予感させられる。ゼロ成長のイメージは、新たな技術の展開には不利になることではあるが、省資源・エネルギーのための技術革新が今後挑戦すべき中心課題であろう。軽水型の発電効率33%程度から、50%近くまで向上させること、また、1000
C近い高温の熱が得られることから、水素製造等の非電力分野への熱利用が可能であること等から、高温ガス炉の開発が30年以上にわたり各国で行われてきた。我が国でも、現在日本原子力研究所大洗研究所で高温ガス炉技術の研究開発と高温環境等を利用した基礎研究を行う施設として、熱出力30MW、原子炉出口冷却材温度950Cの原子炉が、平成10年6月を目指して建設中である。高温ガス炉時代は到来するかの観点から、高温ガス炉の特長、利用分野、研究開発の現状、将来見通しについて述べる。
Musyoki, S.*; 坂本 慶司; 渡辺 聡彦*; 横尾 邦義*; 小野 昭一*; 佐藤 信之*; 川崎 温*; 高橋 麻由子*; 清水 宏*; 大谷 俊介*; et al.
JAERI-M 92-153, 13 Pages, 1992/10
ペニオトロン発振器では、相対論的電子ビームの運動エネルギーを高効率で電磁波に変換することができる。このためペニオトロンは核融合におけるプラズマ加熱や高エネルギー加速器に利用される大出力電磁波源として期待を集めている。本稿では出力周波数2.75GHz,出力30MW,変換効率60%の相対論的ペニオトロンの設計、ペニオトロンキャビティの特性実験の結果について報告する。
Musyoki, S.*; 坂本 慶司; 渡辺 聡彦*; 佐藤 信之*; 横尾 邦義*; 小野 昭一*; 川崎 温*; 小林 孝幸*; 田辺 英二*; 志甫 諒
JAERI-M 92-071, 12 Pages, 1992/05
ミリ波及びマイクロ波領域の大電力電磁波発振・増幅器の一つに、自己共鳴型ペニオトロンがある。これは回転電子ビームを発生させ、その運動エネルギーを電磁波に変換するものであるが、発生する電磁波の位相速度(導波管内)を光速と一致させることにより、電子の回転エネルギーのみならず進行方向の運動エネルギーをも電磁波のエネルギーに変換できるため、極めて高効率の電磁波生成が可能となる。本論文では、原研における大電流インダクションライナックLAX-1(電子ビームパラメーター:1MeV,3kA)を電子ビーム源とした時の10GHz、2GWの出力を目標とした自己共鳴型ペニオトロンの設計結果を報告する。
船橋 昭昌
原子力工業, 33(10), p.44 - 51, 1987/00
本稿では、JFT-2Mにおける最近の成果である、高効率閉込めモード(Hモード)の実験を紹介し、あわせて、JFT-2Mの炉心プラズマ研究の概要とその役割を述べる。
松原 章浩; 國分 陽子
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特願 2022-021830 
公開特許公報
【課題】高い負イオン生成効率を達成可能な負イオン源及び負イオン生成方法を提供する。 【解決手段】試料が導入される導入口106と、導入口106と連通し、放電によりプラズマが生成されるプラズマ生成領域113と、生成されたプラズマと試料との反応により解離または励起した粒子が負イオン化される負イオン生成領域114と、負イオン生成領域114と連通し、生成された負イオンが外部に引き出される引出口107と、を備える筐体108を有し、負イオン生成領域114には、高周波加熱により熱電子を生成する熱電子放出物質116が充填されている。
