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論文

X-ray photoelectron spectroscopy study on change of chemical state of diamond window by ion implantation

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:71.66

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。

論文

JT-60高周波加熱装置制御システムの改良

篠崎 信一; 森山 伸一; 下野 貢; 平内 慎一

NIFS-MEMO-36, p.87 - 90, 2002/06

JT-60高周波加熱装置の制御システムは運転開始から10年以上経過し、経年劣化が大きな問題になりつつあった。特に旧式のミニコンピュータとCAMACから成る制御システムは技術の進歩によって急速に陳腐化し、保守部品手配やプログラム改良等が困難になっただけでなく、頻繁な不具合発生によってRF加熱装置の稼働率の低下を招く状態であった。このためJT-60高周波加熱装置の高周波の入射制御を行う部分をマイクロプロセッサに置き換え、入射波形自動整形機能を持たせた。さらに装置の監視を行う部分にはパソコンとネットワーク通信を用いたシステムに更新し、その制御/保護機能の充実を図るとともにシステム全体の保守性を考慮したものにした。改良後、新制御システムにより、装置の運転効率が飛躍的に向上した。

論文

RF acceleration system for 3GeV proton synchrotron in JAERI-KEK joint project

山本 昌亘; 絵面 栄二*; 橋本 義徳*; 森 義治*; 大森 千広*; 高木 昭*; 吉井 正人*; Joint Project Team

JAERI-Conf 2001-002, p.285 - 289, 2001/03

原研-KEK統合大強度陽子加速器計画における3GeVシンクロトロンの高周波加速システムについて、現段階でのR&Dの結果と実機の概念設計について述べる。この3GeVシンクロトロンは大強度でしかも速い繰り返しが要求されるため、高いビーム負荷に耐えしかも限られた直線部で高電圧を安定化して発生させることのできる高周波加速システムが求められる。ここ数年間の研究開発の結果金属磁性対合金を装荷した高周波加速空胴を1MWクラスの4極真空管で励振することで所定の性能を達成できる見通しがついたので、その結果を元に3GeVシンクロトロン用に最適化した設計について述べる。

論文

Initial results of electron cycloton range of frequency (ECRF) operation and experiments in JT-60U

池田 佳隆; 春日井 敦; 高橋 幸司; 梶原 健; 諫山 明彦; 井手 俊介; 寺門 正之; 篠崎 信一; 横倉 賢治; 安納 勝人; et al.

Fusion Engineering and Design, 53(1-4), p.351 - 363, 2001/01

 被引用回数:33 パーセンタイル:8.16

JT-60Uの高周波加熱として、電子サイクロトロン(EC)波による局所加熱/電流駆動の初期運転及び実験結果を報告する。本システムは、固体電流スイッチと高安定加速電源を従来の高周波加熱装置に付加することによりEC波を発振させるものであり、現在まで発振出力1MW,2秒,プラズマ入射電力0.75MW,2秒に成功した。局所加熱においては、アンテナの準光学可動鏡により、プラズマ中心から端まで、約15cmの中で加熱位置を制御できることを確認するとともに、入射の偏波条件を最適化することで、0.75MW,0.3秒の入射で中心電子温度を4.4keV上昇することに成功した。さらにNBIによる高$$beta_{p}$$ HモードプラズマにEC波を入射し、中心電子温度を約10keVに維持することを確認した。

論文

Enhancement of ion extraction from a cold plasma with radio-frequency plasma heating

大図 章; 鈴木 庸氏; 丸山 庸一郎; 有澤 孝

Applied Physics Letters, 76(14), p.1822 - 1824, 2000/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:85.96(Physics, Applied)

原子法レーザー同位体分離のレーザー誘起プラズマからのイオン回収過程では、イオンを電極上に高速で回収することが重要となる。これを行うためには通常高電圧を必要とする。しかし、回収に費やす電力の増加とスパッタリングの増大を引き起こしやすくなる。高電圧が必要な理由は、レーザー誘起プラズマが低温のためである。低電圧でイオンを高速で回収するために、高周波でプラズマを加熱し回収する方法を開発した。その結果、回収時間を通常の3分の1にまで短縮することができた。さらに、高周波の入力、周波数に対するイオン回収速度の依存性をも調べることができた。

報告書

インキャン式高周波加熱を用いた焼却溶融設備の確証試験

菅谷 敏克; 堂野前 寧; 加藤 徳義; 宮崎 仁; 谷本 健一

JNC-TN9410 2000-002, 149 Pages, 1999/12

JNC-TN9410-2000-002.pdf:23.51MB

建設計画を進めている固体廃棄物処理技術開発施設(LEDF)では、高線量$$alpha$$廃棄物である可燃物、PVC、ゴム、使用済イオン交換樹脂及び不燃物の処理方法として、「インキャン式高周波加熱」を用いた焼却溶融設備(セラミック製の廃棄物収納容器を高周波による誘導加熱で昇温し、容器内の廃棄物を対象物によって焼却・溶融する設備)を計画している。試験は、焼却溶融設備の設備設計の最適化を目的として、処理対象廃棄物に対する処理性能(処理能力、処理条件など)や運転条件及び処理中に発生するオフガス中の放射性核種の除去性能条件、また、焼却溶融後の生成物である溶融固化体の性状(核種、主要構成成分の均一性、固化体の強度など)の確認を行った。試験装置は、LEDFで実際に使用される規模の焼却溶融装置(パイロット装置)を用いた。また、放射性核種を使用したホット試験を要するものについては、実験室規模の機器を用いて行った。以下に、主な試験結果を要約する。(1)パイロット装置を用いて処理能力を確認した結果、可燃物・難燃物に対して6.7kg/h、樹脂に対して13.0kg/h、石膏以外の不燃物に対し30.0kg/hであった。また、このときの処理条件は幾つかのパラメータの中から選定し、運転温度については、可燃物・難燃物が1000$$^{circ}C$$、樹脂が1300$$^{circ}C$$、不燃物は1500$$^{circ}C$$、燃焼空気については、空気量は90Nmの3乗/h、空気温度は300$$^{circ}C$$、吹き込み速度は約20m/sが最適であった。(2)焼却溶融設備に必要な処理量が得られる一日の運転時間を確認した結果、可燃物、PVCやゴムなどの焼却対象廃棄物の焼却時間は5時間、焼却前後のキャニスタ昇温、残燃時間は各30分必要であった。不燃物などの溶融時間は、焼却灰の保持時間と石膏の溶融時間を考慮して5時間、キャニスタ昇温時間30分が必要であった。(3)パイロット装置により焼却溶融炉からセラミックフィルターまでの系統除染係数を確認したところ、実廃棄物の主要非揮発性核種(Co、Cs、Ce)に対し、10の5乗以上であった。(4)実験室規模の機器を用いて、高温オフガス中の揮発性ルテニウムを除去する高温Ru吸着塔の設計条件を確認した結果、粒径0.8から1.7mmの鉄担持シリカゲルに対して、滞留時間3秒以上を確保することで、除染係数10の3乗が得られるとともに、吸着材寿命は約1年であることがわかっ

論文

Conceptual design of ECH system for JT-60SU

池田 佳隆; 恒岡 まさき; 高橋 幸司; 春日井 敦; 寺門 正之; 芳賀 浩一*; 牛草 健吉; 坂本 慶司; 今井 剛; 山本 巧

Proceedings of 17th IEEE/NPSS Symposium Fusion Engineering (SOFE '97), Vol.1, p.437 - 440, 1998/00

JT-60SUでは局所加熱、電流駆動としてECHシステムの導入を検討している。第一段階としては、現存のJT-60の高周波加熱装置の施設を最大限利用した設計を行い、周波数110GHz/4MW,10秒間運転のECHシステムを提案した。第2段階としては、JT-60SUの定格磁場に対応したECH共鳴周波数である170GHz、50MW、連続運転のECHシステムを提案した。さらに、プラズマからの放射線に対する遮蔽を考慮したECH用の大型アンテナの設計を行った。

報告書

JT-60イオンサイクロトロン高周波加熱装置用健全性診断システムの開発

横倉 賢治; 森山 伸一; 寺門 正之

JAERI-Tech 97-044, 20 Pages, 1997/09

JAERI-Tech-97-044.pdf:1.03MB

JT-60高周波加熱装置では、運転開始以来11年が経過し、経年劣化が原因で発生した異常の発生頻度が年々増加してきた。そのような状況下で効率の良い高周波加熱実験を支障なく進めるには、同高周波加熱装置の健全性を定常的に確保し、異常の発生では、速やかに不具合部の同定及び原因究明が必要となる。これらの問題を解決するために、より迅速にかつ効率良く少人数で異常原因調査・復旧及び再調整を可能とした健全性診断システムの考案・開発を実施した。更に同診断システムが装置全体の健全性維持に有効であることを実証した。

論文

EC加熱用ジャイロトロンの高出力化と高効率化

坂本 慶司; 今井 剛

プラズマ・核融合学会誌, 71(1), p.5 - 14, 1995/01

ミリ波帯の高出力の電子管であるジャイロトロンは、核融合プラズマのEC加熱用高周波源として、世界が開発にしのぎを削っている。原研で最近開発に成功し、世界最高効率を達成した高出力、長パルスのエネルギー回収型ジャイロトロンの開発の経緯を中心に、ジャイロトロンの開発状況について報告する。

報告書

セル内操作型黒鉛カップ直接導入ICP発光分光分析装置の開発(ガラス固化体中のナトリウム分析法の開発-2)

長谷 文昌; 吉沼 明彦; 青瀬 晋一; 菅沼 隆; 岡本 文敏; 富樫 昭夫

PNC-TN8410 93-081, 89 Pages, 1993/04

PNC-TN8410-93-081.pdf:4.42MB

ホットセル内におけるICP発光分光分析をうちの適用範囲の拡大を図るために,固体試料を直接プラズマ内に導入して分析する黒鉛カップ直接導入ICP発光分光分析装置の開発に着手した。これは,固体試料(微粉末状)を黒鉛カップに採取した後,これをICPのプラズマ内に直接挿入して,励起・発光させ,目的元素の発光強度を測定する分析法である。分関対称試料としては,ガラス試料や不溶解残渣などへの適用が考えられるが,開発上のニーズから、ガラス固化体内のナトリウムを分析対象とした。これまでの基礎試験(ガラス固化体内のナトリウム分析法の開発:PNCSN8410 90-076)により、本分析法の適用性及び測定条件に関する知見を得たが、今回,セル内での操作性を考慮したICP発光分光分析装置及びその周辺機器(ガラス粉砕装置、微量試料サンプリング装置)を設計・製作し、そのコールド評価試験を実施した。試験項目として、遠隔操作性試験、性能評価試験及び耐放射性試験を行ったが、おおむね良好な結果が得られ,本分析装置をホットセル内で実用できる見通しを得た。

論文

Performance of the JT-60 ICRF antenna with an open type Faraday shield

藤井 常幸; 三枝 幹雄; 木村 晴行; 森山 伸一; 安納 勝人; 河野 康則; 小林 則幸*; 久保 博孝; 西谷 健夫; 小川 芳郎*; et al.

Fusion Engineering and Design, 19, p.213 - 223, 1992/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:49.89

JT-60での約4年間にわたるイオンサイクロトロン(ICRF)高周波加熱実験におけるアンテナのパワー入射性能についてまとめたものである。この位置制御型アンテナには、高周波損失を低減するために世界で初めてオープン型ファラデーシールドを用いたため、そのパワー入射性能に特に興味が持たれた。実験では、広範囲のプラズマパラメータ(ne=1~7$$times$$10$$^{19}$$m$$^{-3}$$,I$$_{p}$$=1~2.8MA,B$$_{T}$$=2.2~4.8T)に対して、極めて良好な結果が得られた。すなわち、最大入射パワー3.1MW、入射パワー密度16MW/m$$^{2}$$を達成した。この入射パワー密度は世界最高の値である。一方、極めて稀な実験条件(同相アンテナ電流モードでアンテナ-プラズマ間距離30mm以下)で放射損失が急激に増大した。この現象は、近年提唱されているRFシースに基づくイオンスパッタリングによるものと考えられる。

報告書

核燃料技術開発部紀要

笹尾 信之; 松本 精夫

PNC-TN8410 91-091, 95 Pages, 1991/03

PNC-TN8410-91-091.pdf:3.97MB

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。

論文

JT-60LHRF加熱装置クライストロンの運転経験と改良

横倉 賢治; 沢畠 正之; 佐藤 稔; 日下 誠*; 藤城 賢司*; 本田 正男; 前原 直; 高橋 春次; 関 正美; 池田 佳隆; et al.

核融合研究, 64(3), p.315 - 326, 1990/09

JT-60クライストロンは高パワー、広帯域を有するもので、プラズマ加熱用として開発された。1986年から1989年にかけて、プラズマ入射運転が実施され、多くの初期故障や未完成部分の改良、より効率的な運転手法の改良を実施してきた。これ等の運転経験、改良の中でもクライストロンの耐電圧劣化のトラブルは、多くの労力を要したがまた、貴重な経験が得られた。特にクライストロン中でも電子銃部の耐電圧劣化のトラブルの克服と対策については、エージング、耐電圧処理等の運転データを加えながら、詳細に報告した。

論文

Plunger design and RF leakage measurement of choke stub for JT-60 ICRF heating system

小林 則幸; 木村 晴行; 三枝 幹雄; 藤井 常幸; 池田 佳隆; 斉藤 靖*

Fusion Engineering and Design, 12(4), p.481 - 491, 1990/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:57.98

JT-60ICRF加熱装置では効率良くアンテナのインピーダンス整合を得るため、高周波入射中にスタブを動かしインピーダンス整合点、すなわち反射電力極小点を検出した後スタブを設定する。このためコンタクトフィンガのような機械的接触は不適当であり、無接触で高周波を短絡できるチョークプランジャを使わねばならない。しかしながらICRFアンテナでの反射が非常に大きく結合系内の定在波電力は約40MWに達することが予測されたため、大電力かつ10秒間の運転に耐えることのできるチョークスタブの開発が必要となった。本論文ではチョークプランジャの設計方法、特に高周波特性の評価方法と実際に製作したチョークプランジャについての測定結果、及び耐電力試験結果とインピーダンス整合性能について報告する。

論文

H-mode experiments with outer and lower divertors in JT-60

中村 博雄; 辻 俊二; 永見 正幸; 小関 隆久; 石田 真一; 安積 正史; 秋場 真人; 安東 俊郎; 藤井 常幸; 福田 武司; et al.

Nuclear Fusion, 30(2), p.235 - 250, 1990/02

 被引用回数:15 パーセンタイル:46.08(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60の外側ダイバータおよび下側ダイバータにおけるHモード実験について述べた。外側ダイバータでは、従来の下側ダイバータと同様の特性を有するHモードが得られた。Hモードの閾値は、16MWおよび1.8$$times$$10$$^{19}$$m$$^{-3}$$である。また、NB+ICRF、NB+LHRFの複合加熱においても、Hモードが観測された。更に、改造後の下側ダイバータにおいても、Hモードが得られた。上記の2つのダイバータ配位ともに、エネルギー閉じ込めの改善度は、約10%である。本論文では、Hモード放電の諸特性について述べるとともに、バルーニング/交換型不安定性の解析を行い、JT-60の外側X点ダイバータでも、安定領域が存在する事を示した。

報告書

Results of the H-mode experiments with outer and lower divertors

中村 博雄; 辻 俊二; 永見 正幸; 小関 隆久; 石田 真一; 安積 正史; 秋場 真人; 安東 俊郎; 藤井 常幸; 福田 武司; et al.

JAERI-M 89-106, 52 Pages, 1989/08

JAERI-M-89-106.pdf:1.27MB

本報告書は、JT-60の外側ダイバータおよび下側ダイバータにおけるH-mode実験結果について述べた。外側ダイバータ配位においても従来の下側あるいは上側ダイバータと同様に、H-modeが得られた。全吸収パワーおよび電子密度の閾値は、それぞれ、16MWおよび1.8$$times$$10$$^{19}$$ m$$^{-3}$$である。エネルギー閉じ込め時間の改善は、約10%である。また、NB+ICRFおよびNB+LHRFの複合加熱実験においても、H-modeが得られた。また、新たに設置した下側ダイバータ実験でもH-modeが観測された。これらの結果をもとに、H-modeの特徴について、外側ダイバータと下側ダイバータの比較を行った。

論文

プラズマ高周波加熱装置のシステム構成と要素機器

永島 孝

電気学会雑誌, 108(7), p.616 - 618, 1988/07

核融合実験用に使用される高周波加熱装置について、電子サイクロトロン加熱、低域混成波帯加熱、及び、イオンサイクロトロン周波数帯加熱にわたり、システム構成、要素機器の主要な開発項目などについて述べる。

論文

The JT-60 radio-frequency heating system; Description and R&D results

永島 孝; 上原 和也; 木村 晴行; 今井 剛; 藤井 常幸; 坂本 慶司; 池田 佳隆; 三枝 幹雄; 鈴木 紀男; 本田 正男; et al.

Fusion Engineering and Design, 5, p.101 - 115, 1987/00

 被引用回数:22 パーセンタイル:12.03

JT-60高周波加熱装置の概要と特色が記述されている。3ユニットの低域混成波帯(LHRF)加熱装置と1ユニットのイオン・サイクロトロン波帯(ICRF)加熱装置とから構成される。LHRFは、2GHzで24MWの発振器出力、ICRFは、120MHzで6MWの発振器出力を有する。パルス幅は、ともに10秒である。建設前に行った結合系に関する試験、1MW級、2GHzの大電力カクライストロンの開発についても述べる。

論文

JT-60高周波加熱用大電力クライストロンの開発(解説)

永島 孝

日本原子力学会誌, 27(7), p.591 - 596, 1985/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

臨界プラズマ試験装置(JT-60)の第2段加熱法の1つとして、高周波加熱装置の建設が進んでいる。この加熱装置の主要コンポーネントである「大電力クライストロン」の開発を1980年から行ったので、その特色、出力試験装置、評価試験等を紹介する。開発は既に完了し、現在は実機加熱装置用クライストロンの製作、試験が進行中である。

報告書

Japanese Contributions to the Japan-US Workshop on FER/ETR Design; Exchange Q-16 in the Japan-US Fusion Cooperation Program,March 26$$sim$$30,1984

東稔 達三; 飯田 浩正; 杉原 正芳; 笠原 達雄*; 西川 正名*; 喜多村 和憲*; 黒田 敏公*

JAERI-M 84-107, 341 Pages, 1984/06

JAERI-M-84-107.pdf:6.69MB

本報告書は、1984年3月26~30日に米国のオークリッジ国立研究所FEDCにおいて開催された、「FER/ETR設計」に関するワークショップにおいて日本側(原研)が発表したものをとりまとめたものである。内容は、核融合実験炉(FER)の概要とワークショップの3つのテーマに対するFERの主要設計成果で構成されている。3つのテーマは、(1)高周波加熱と電流駆動、(2)不純物制御とダイバータ/ポンプリミタ設計、および炉本体設計と保守である。

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