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河野 康則
電気学会技術報告,第1018号, p.25 - 29, 2005/05
電気学会「パルス電磁エネルギーの発生と制御調査専門委員会」は、パルス電磁エネルギーの発生と制御に関する最新動向を総合的に調査し、技術的な課題と問題点を明確にするとともに、将来の研究方向について明確な展望を得ることを目的として設置された。同委員会の報告書のうち、本稿は「第3.3節光学計測」を分担執筆したものである。内容としては、最近著者より提案した、「レーザ逆コンプトン散乱によるトーラスプラズマ中の相対論的電子ビーム診断」について取り上げた。この診断法は、トカマクプラズマ中で発生する逃走電子のエネルギー分布を能動的に計測することを主たる目的とするもので、JT-60において観測される逃走電子ビームを対象とした場合の散乱光子特性評価結果について紹介した。例えば、ビーム電子数2
10の17乗個、ビーム電子エネルギー30MeVのビームに対して、出力10J,パルス幅1nsのYAGレーザ光(波長1.06ミクロン)を正面衝突させた場合、最大散乱光子エネルギーはX線域に達すること、またS/N比としては3程度のオーダーが見込めることを示した。また、本計測法の実現には、パルスX線イメージング分光技術の開拓が必要であるとの課題提起を行った。
西尾 敏
電気学会プラズマ研究会資料 (PST-03-37), p.1 - 6, 2003/10
低アスペクト比プラズマの性能卓越性に着目し、トカマク炉を小型高性能化することを試みた。改善の主なものは以下の3点である。(1)中心ソレノイドコイル(CSC)の排除。将来のトカマク炉は非誘導定常運転が想定されており、その際CSCは不可欠の機器ではなくなる。(2)上記(1)を前提として、トーラス中心領域のTFCを一体化構造、すなわちセンターポスト構造を採用する。これによりスリムで電流密度の高いTFCが可能となる。(3)遮蔽体の合理化。低アスペクト比化を優先しトーラス内側領域にトリチウム増殖ブランケットの設置は断念する。トーラス内側の遮蔽体は中性子の反射材,減速材,吸収材及び
線の遮蔽材等で構成し、各構成成分の最適化を図る。これらの改善により従来トカマク炉の設計例と比べて、炉本体の重量出力密度を2倍程度増加することに成功した。炉本体重量自身も半分以下になり建設費低減による社会受容性の大幅な向上が期待される。
森本 泰臣*; 佐々木 政義*; 木村 宏美*; 坂本 慶司; 今井 剛; 奥野 健二*
Fusion Engineering and Design, 66-68, p.651 - 656, 2003/09
被引用回数：3 パーセンタイル：25.75(Nuclear Science & Technology)核融合炉の高周波加熱・電流駆動装置では、高周波(電磁波)をトーラスに入射するための窓が不可欠で、その真空封止窓の材料として人工ダイヤモンドが注目されている。この人工ダイヤモンドのイオン照射や加熱による化学状態変化を、X線光電子分光法(XPS)により調べた。加熱前後のC 1sの結合エネルギーの変化から、高温加熱により、ダイヤモンド構造が、グラファイト化することが、明らかとなった。さらに、Ar
照射により、化学状態が複雑な挙動を示すことがわかった。
高橋 幸司; 今井 剛; 毛利 憲介*; 森 清治*; 野本 恭信*
JAERI-Research 2000-036, 26 Pages, 2000/09
JAERI-Research-2000-036.pdf:1.24MB
核融合実験炉における電子サイクロトロン波加熱/電流駆動(ECH/ECCD)ランチャーの中性子遮蔽に主眼を置いた概念設計について述べる。1ポートあたり20~25MWのEC波が入射可能で、超伝導コイルや真空窓(ECHトーラス窓)を中性子線などの放射線による損傷から保護する遮蔽性能を有することが必要である。それらの条件を満たすようなECHランチャー用ブランケットや導波管束、遮蔽体の概念設計検討を行うとともに、その概念設計検討をもとに2次元の遮蔽解析を行い、ECHランチャー詳細設計のための有効な設計指針を得た。
福本 直之*; 藤原 誠*; 倉本 啓司*; 上石 雅也*; 永田 正義*; 宇山 忠男*; 小川 宏明; 河西 敏; 長谷川 浩一; 柴田 孝俊
Proceedings of American Physical Society 39th Annual Meeting of the Division of Plasma Physics, 1 Pages, 1997/00
スフェロマック型コンパクト・トーラス(CT)加速・入射実験が姫路工業大学CT入射装置(HIT-CTI)を用いて行われてきた。我々は、この実験により、CT入射によるトカマクの粒子補給、密度制御、電流駆動、周辺電場制御等の可能性を探ろうとしている。HIT-CTIでは、速度200km/s、密度110
m
のCTを生成することに成功している。そして現在、新しく電極と電源を製作しており、1997年秋に日本原子力研究所のJFT-2Mトカマク装置にHIT-CTIを設置する予定である。新設の電源の特徴として、生成用電源(144
F,20kV)と加速用電源(92.4F,40kV)が外部電極側で正極側共通アースとなっていることが挙げられる。講演の発表では、姫路工業大学でのCT入射装置の予備試験とJFT-2Mで行われる初期CT入射実験の結果を報告する。
二川 正敏; 小泉 興一; 清水 克祐*; 高津 英幸; 武藤 康; 今木 敏雄*
JAERI-M 92-164, 58 Pages, 1992/11
国際熱核融合実験炉(ITER)の大型真空容器について、1/16セクタの詳細な構造モデルを用いた固有値解析を行って真空容器のポロイダル断面内の振動挙動を調べると共に、詳細モデルによって得られた固有値解析結果に基づいてリブ付き二重壁構造体の特性を維持できる解析モデルの簡易化手法の検討を行った。さらに、簡易化したセクタモデルを1/2トーラスモデルに展開してトーラス構造体としての真空容器の低次振動挙動を検討した。得られた主な結論は以下の通りである。(1)評細モデルにより得られた1/16セクタ真空容器の一次固有振動数は、約30Hzであった。(2)補強リブ付き二重壁構造を有する真空容器一般部の振動挙動は、剛性として直交異方性を有する一枚のシェルで表わせる。(3)真空容器の低次振動挙動に対しては、二重壁構造シェルの剛性、上部ポートの質量が支配的である。
安東 俊郎; 渡辺 庸一*
JAERI-M 84-072, 103 Pages, 1984/04
トーラス空間に分布するふく射熱源から第1壁へのふく射熱流束の計算手法を示した。計算では、壁面はトロイダル方向に一定断面を持つ連続面としふく射源はポロイダル断面である分布をもつがトロイダル方向には一様分布と仮定した。また壁面及びふく射領域はトーラス中中央水平面に関して対称性を有するとした。さらにふく射は等方的に放出され、プラズマ空間での吸収はなく、壁面では完全に吸収されるとした。じれらの仮定に基づき壁面ふく射熱流束の表示式を導いた。数値計算においては、JT-60のような複雑なポロイダル断面を有するトーラスをも取扱うことが可能なように、「ライトパス(light path)」という考え方を導入した。計算例としてJT-60磁気リミタ室内でふく射に対する計算結果を示した。
河西 敏; 平山 俊雄; 山内 俊彦; 杉江 達夫; 山本 新; 前野 勝樹; 仙石 盛夫; 鈴木 紀男; 三浦 幸俊; 川島 寿人; et al.
JAERI-M 82-164, 23 Pages, 1982/11
JFT-2重水素プラズマ(D)へ中性粒子(H)入射を行った実験において、鉄不純物イオンの時間変化と空間分布を詳しく調べた。プラズマ電流方向に入射(Co-入射)した場合、FeXVIII線強度は約3倍に増えた後、ほぼ一定値を保ち、空間分布はプラズマ中心で平坦になる。一方逆方向に入射(G
入射)した場合、FeXVIII線強度は約10倍になり、空間分布は中心ピークとなった。Co-入射ではプラズマ中心から外側へ向う拡散束(10m/sの速さ)が、G-入射では内側へ向う拡散束(Co-入射の場合より遅い速さ)が必要であることを数値計算から明らかにした。Co-入射が鉄不純物を排除することを定量的に示した。
小原 祥裕; 栗山 正明
JAERI-M 82-066, 68 Pages, 1982/07
本コードは、中性子入射装置(NBI)のビームラインに配置されているビームターゲット、ビームリミタ、カロリメータ等の各種受熱機器の受ける熱負荷、熱負荷分布を計算するためのものである。同時に、ビームラインの幾何学的形状によって決まるトーラスへのビーム入射効率や、トーラスのNBI入射ポート対向面の熱負荷分布も計算することができる。本コードの特色は、ビームレットの強度分布関数、ビームレットの偏向、上流側ビームリミタによる遮蔽効果及びビーム引出し領域での密度分布、ビーム発散角の分布を考慮に入れることが可能であるということである。
上原 和也; 藤田 恵一*
JAERI-M 82-023, 11 Pages, 1982/03
ランダウ減衰を用いる電流維持トカマクでは、共鳴粒子がプラズマ電流を担うために、トロイダル方向に効果的な直流電場を感じる。この時の高周波電場はジュール磁場の1000倍にも達する。トーラス子午面の内側に向かうE
B
ドリフトによるピンチ効果を含んだ一次元トカマクコードを用いて、電流維持トカマクの密度発展がシミュレートされた。この効果は、RF進行波によるプラズマ閉じ込め改善の基礎になるだけではなく、不純物制御をも可能にするものである。
山内 通則*; 飯田 浩正
JAERI-M 9340, 22 Pages, 1981/02
従来2次方程式で表わせる曲面しか取り扱えなかったモンテカルロ輸送計算コードを改良しトーラス曲面(4次)も扱える様にしトカマク型核融合炉核計算へ適用できる様にした。またトーラス状線源の発生ルーチンも追加した。
R.C.Isler*; L.E.Murray*; 河西 敏; J.L.Dunlap*; S.C.Bates*; P.H.Edmonds*
Phys.Rev.,A, 24(5), p.2701 - 2712, 1981/00
高速中性子粒子入射加熱を行ったISX-Bトカマクプラズマにおいて、完全電離した酸素イオン(O
)と高速中性粒子(H°)との間の電荷交換再結合によるOVIII線(
=102
強度の急速な増大が観測された。これらのスペクトル線放射の全放射損失への影響は小さいが、この過程はプラズマ中心からの酸素不純物(主要な不純物)による放射損失を3~5倍増加させる。この結果は高速中性粒子入射加熱で観測されている密度クランピングと関係深い異常輸送の説明の一つとなるかもしれない。尚これは昭和55年1月から約1年間米国のオークリッジ研究所に出張し、ISX-Bトカマクの実験に参加したときのものである。
R.C.Isler*; L.E.Murray*; 河西 敏; D.E.Arnurius*; S.C.Bates*; E.C.Crume*; J.L.Dunlap*; P.H.Edmonds*; E.A.Lazarus*; M.Murakami*; et al.
Physical Review Letters, 47(9), p.649 - 652, 1981/00
被引用回数：29 パーセンタイル：85.78(Physics, Multidisciplinary)ISX-Bトカマクプラズマ(D)に600kwの高速中性粒子(H°)入射加熱を加えた場合、入射方向がプラズマ電流方向のとき金属不純物(Fe)のプラズマ中心領域への集中化が抑止される。一方プラズマ電流と逆方向に入射すると集中化が強調されることがFeIX,FeXVI,FeXVIII,FeXIXスペクトル線強度の時間経過測定から示された。またプラズマ周辺からのAr-入射でも同様な結果が得られた。(なおこれは昨年オークリッヂ研究所への出張中の仕事である。)
前野 勝樹; 河村 洋; 五明 由夫*; 藤沢 登; 鈴木 紀男; 木島 滋; 山本 巧; 平山 俊雄; 嶋田 道也; 上原 和也
Japanese Journal of Applied Physics, 18(8), p.1549 - 1555, 1979/08
被引用回数：6リミタの表面温度を赤外線テレビカメラを用いて測定した。放電中における温度上昇は、ne=1.310
cm
のとき約300
Cであった。温度上昇から1次元モデルで熱流束を求めた。熱流束は、X線との相関から、加速された電子によるものであると考えられる。熱流束はネガティブスパイクの直前で急激に上昇する。増大された熱流束は通常放電におけるそれより約1桁大きい。
飯田 浩正; 川崎 弘光*
JAERI-M 8289, 137 Pages, 1979/06
モンテカルロ計算コードの形状入力データをチェックする計算コードTOPICを作成した。この計算コードは次の様な特徴を有している。(1)MORSE-GGだけでなく、トーラス形状も扱えるモンテカルロコードMORSE-Iの形状入力データもチェックする事が出来る。(2)コムまたはプロッターにより結果を図示し、未定義領域、二重定義領域を検出する。(3)一度に多数の入力データエラーを精度良く検出する。(4)インプットが簡単であり、TSSで処理するのに適している。なお本報告ではトカマク型核融合炉設計研究でのTOPIC使用例を多数示した。
下村 安夫; 前田 彦祐; 永見 正幸; 小田島 和男; 山本 新; 仙石 盛夫; 木村 晴行; 船橋 昭昌; 高橋 興起; 竹内 浩; et al.
JAERI-M 8205, 31 Pages, 1979/04
DIVA/JFT-2aにおいて極低安全係数放電の閉じ込めおよび磁気流体的性質についての研究を行なった。良い閉じ込め特性をもったプラズマが1.3≦q
≦2において得られること、および、q
2において電流ディスラプションを励起できないことを示した。また、このように魅力的な性質をもった極低安全係数放電の大型装置への適応についても述べる。
竹田 辰興; 常松 俊秀
JAERI-M 8042, 64 Pages, 1979/01
軸対称トーラス・プラズマのMHD平衡の新しい計算法が考案され、固定境界非線形固有値問題として扱われる場合についての解析に適用し満足すべき結果が得られた。この方法は有限要素法と新しい逐次近似法の組合せからなるものである。この逐次近似法では有限要素が常に磁気面に沿って並ぶようにメッシュ構造が計算の過程で補正される。この結果、磁気軸の近くおよび磁気面の混んでいる付近で高い精度が達成される。
河西 敏; 船橋 昭昌; 永見 正幸; 杉江 達夫; 山内 俊彦
Journal of the Physical Society of Japan, 46(1), p.241 - 249, 1979/00
被引用回数：2DIVAプラズマ(B
=20KG,I
=40KA,I
/I=1.2)について10~1300
域にて不純物に関する詳細な研究を行った。このプラズマについて酸素が支配的であり量は電子密度の2%であること、および軽元素不純物(酸素、炭素)量から評価した実効電荷数は2.4~3であり、プラズマの電気伝導率から求まる値と一致することが判明した。また、金属不純物に関しては、AuによるMany lines(擬似連続光)のスペクトルが42~200域に観測された。このスペクトル放射の空間分布は短波長域において中心ピーク、長波長域においてホロー分布であることも判明した。軽元素および金属不純物による放射損失はジュール入力(140kW)の41~44%であると評価できた。以上の内容について上記論文誌に投稿いたします。
河西 敏; 船橋 昭昌; 永見 正幸; 杉江 達夫
Nuclear Fusion, 19(2), p.195 - 201, 1979/00
被引用回数：9DIVAトカマクプラズマ(Bt=20KG,Ip=40KA)において金不純物から放射されるMany-Linesが42~200波長域に観測された。このMany Linesによる放射損失の波長および空間分布の時間変化について詳細に調べた。120~200域のMany Linesの放射はDIVAプラズマの中間領域に集中しており、Many Linesの全放射に対し支配的な放射量を占めていること、またMany Linesの全放射損失はプラズマからの全放射損失の40~70%に相当する測定結果を得た。以上の内容について論文に投稿します。
河西 敏; 船橋 昭昌; 木島 滋; 永見 正幸; 杉江 達夫; 森 一夫*
Japanese Journal of Applied Physics, 17(9), p.1625 - 1631, 1978/09
被引用回数：93m斜入射型真空分光器をトカマク放電(JFT-2およびDIVA)により原子分岐線対法を用いて、40~1100波長域について絶対感度較正を行った。感度較正に使用した原子分岐線対は、JFT-2およびDIVAの水素放電において種々の電離状態にある酸素および炭素からの線対である。較正に使用した不純物共鳴線に対する自己吸収の効果は小さく無視できる。較正実験における誤差は、数十%程度であると評価でき、その誤差は遷移確率の精度に大きく依存している。求めた分光器の絶対感度値はトカマクプラズマ(JFT-2およびDIVA)の不純物研究において充分な信頼性を持つと考えられる。
