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論文

Electron density behavior during fast termination phase of post-disruption runaway plasma

河野 康則; 仲野 友英; 朝倉 伸幸; 玉井 広史; 諫山 明彦; 近藤 貴; 波多江 仰紀; 竹永 秀信; 井手 俊介

プラズマ・核融合学会誌, 81(10), p.743 - 744, 2005/10

ディスラプションにより発生する逃走電子プラズマが急速に消滅する際の特性理解を目的として、JT-60Uにおいて、接線炭酸ガスレーザ干渉計を用いた電子密度計測を行った。その結果、1回目の逃走電子電流急速減衰時には、直後に電子密度が急増することを観測した。また、2回目の急速減衰時には、電子密度が周期約1ミリ秒のスパイク状電子密度変動を伴い増加する場合があることを見いだした。このとき、増加した電子密度により電流減衰が速まっている可能性が示唆された。

論文

Toroidal interferometer/polarimeter density measurement system on ITER

近藤 貴; Costley, A. E.*; 杉江 達夫; 河野 康則; Malaquias, A.*; Walker, C. I.*

Review of Scientific Instruments, 75(10), p.3420 - 3422, 2004/10

 被引用回数:21 パーセンタイル:24.88(Instruments & Instrumentation)

ITERにおいて線平均電子密度測定のために、CO$$_{2}$$レーザー干渉計/偏光計(波長$$lambda$$=10.6$$mu$$m)の設計開発を進めている。従来の設計では、振動補正用レーザーとしてCOレーザー($$lambda$$=5.3$$mu$$m)を使用していたが、波長の短いCOレーザーでは、真空容器内に設置する逆反射鏡の反射率低下が予想される。そこで、JT-60Uで開発し、実験で定常的に使用して信頼性を得た2波長CO$$_{2}$$レーザーシステム($$lambda$$=10.6$$mu$$m, 9.3$$mu$$m)をITERの干渉計/偏光計に採用した。この2波長CO$$_{2}$$レーザーシステムをITERへ適用した設計を行い、ITERで要求される必要条件(精度1%,時間分解能1ms)を満たすことを示した。

論文

Asymmetry of collapse of density pedestal by type I ELM on JT-60U

大山 直幸; 三浦 幸俊; Chankin, A. V.; 竹永 秀信; 朝倉 伸幸; 鎌田 裕; 及川 聡洋; 篠原 孝司; 竹治 智

Nuclear Fusion, 43(10), p.1250 - 1257, 2003/10

 被引用回数:15 パーセンタイル:50.04(Physics, Fluids & Plasmas)

反射計によるtype I ELMの詳細測定の結果、ELMによる密度ペデスタルの崩壊はプラズマの弱磁場側に局在化していることが予想された。そこで、反射計とFIR干渉計を用いてプラズマの弱磁場側と強磁場側の同時密度計測を行い、ポロイダル非対称性を確認する実験を行った。反射計の位相変化から評価した弱磁場側反射層の変位は約5cmであった。この変位に対応する強磁場側干渉計の密度変化を評価したところ$$0.67times10^{19} m^{-2}$$と見積もられたが、実際の観測では強磁場側における密度変化は観測されていない。つまり、ELMによる密度ペデスタルの崩壊は弱磁場側に局在化していることを示している。また、ELMに伴う周辺部密度増加の詳細を調べるため、プラズマを水平方向に動かした時の密度変化を測定した。その結果、強磁場側ではELMによる密度の吐き出しは観測されない、つまり強磁場側の密度ペデスタルは壊れていないことを確認するとともに、周辺部干渉計で観測された線積分密度の増加はスクレイプオフ層とペデスタル部における密度増加が支配的であることを明らかにした。

論文

Toroidal interferometer/polarimeter density measurement system for long pulse operation on ITER

近藤 貴; 河野 康則; Costley, A. E.*; Malaquias, A.*; 杉江 達夫; Walker, C.*

Proceedings of 30th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics (CD-ROM), 4 Pages, 2003/07

ITERの電子密度測定に用いられる、炭酸ガスレーザー干渉計/偏光計システムの設計の現状について報告する。干渉計/偏光計システムは長時間のプラズマ放電の密度の実時間制御の参照信号に用いられるので、高い信頼性が要求される。従来の設計では、レーザーの光源として炭酸レーザー(波長10.6$$mu$$m)と一酸化炭素ガスレーザー(波長5.3$$mu$$m)の組合せを用いていた。しかし、波長の短い一酸化炭素ガスレーザーは、真空容器内に設置する逆反射鏡の反射率の低下が懸念される。反射率低下を抑えて信頼性を向上させるため、JT-60Uで開発した2波長炭酸ガスレーザー(波長9.3$$mu$$m,10.6$$mu$$m) を用いた干渉計/偏光計のITERへの導入を検討した。2波長炭酸ガスレーザーは、反射率の低下の観点からは有利であるが、波長が近接しているために従来設計の干渉計/偏光計より密度分解能が劣る。そこで、ITERでは同位体炭酸ガスを用いた2波長炭酸ガスレーザー(波長9.0$$mu$$m,12.1$$mu$$m)を使用することを提案した。この同位体レーザーの使用により、JT-60Uの干渉計/偏光計より密度分解能が約2倍向上することを示した。また、逆反射鏡の真空容器内部への設置方法、並びにレーザー光路の実時間制御の技術的課題について解決策を示し、本計測システムの信頼性を向上させた。

報告書

Study of ultra-high gradient wakefield excitation by intense ultrashort laser pulses in plasma

小瀧 秀行

JAERI-Research 2002-031, 88 Pages, 2002/12

JAERI-Research-2002-031.pdf:3.33MB

レーザープラズマ相互作用の非線形現象、高強度レーザーによるウェーク場励起及び高ピーク電流電子発生について調べた。自己集束をともなってのガスのイオン化によって、広い連続波長のブルーシフトが起こる。この通常ブルーシフトは、レーザー強度,プラズマ密度に依存する。しかし、レーザーのスペクトルが、レーザー強度やプラズマ密度に無関係に一定の波長にシフトする現象を発見した。この現象をわれわれは「異常ブルーシフト」と呼んだ。高強度レーザーはプラズマ中にウェーク場を励起する。2TW,50fsのレーザーにより励起したガスジェットプラズマ中のウェーク場の時間分解周波数干渉測定を行い、この測定に世界で初めて成功し、20GeV/mという高エネルギー加速のための高いウェーク場を測定できた。周波数干渉計によるポンプ-プローブシステムと異常ブルーシフトは、高エネルギー電子ビームのインジェクターとしてのオプティカルインジェクションに成り得る。1次元の粒子シミュレーションにより、高品質電子ビーム加速の結果を得、これによりレーザーウェーク場による、高品質高エネルギー電子加速の可能性を示すことができた。

論文

Overview of JT-60U diagnostics for reactor-relevant plasma physics

波多江 仰紀; JT-60チーム

Proceedings of 6th Japan-Australia Workshop on Plasma Diagnostics (CD-ROM), 16 Pages, 2002/00

JT-60Uの計測システムは約50の計測装置から構成されている。近年、電子温度,電子密度,イオン温度,プラズマ回転,プラズマ電流密度(安全係数)といったプラズマパラメタの詳細な径方向分布計測が可能となった。これにより、プラズマの内部構造の理解が進展し、近年、これらを用い不磁気シアプラズマにおける内部輸送障壁の研究が精力的に進められている。さらに、MSE計測装置を用いてプラズマ中心部の電流密度分布がゼロまたはゼロに近い「電流ホール」を新たに発見した。いくつかの計測装置の信号(電子密度,中性子発生率,放射損失,蓄積エネルギー,温度勾配)は、アクチエーターであるNBI,ECH,ガス供給システムなどとリンクさせ先進実時間制御を行うことによりプラズマの閉じ込め性能をより向上させることができた。ITERで生成される燃焼プラズマのための計測装置の開発研究も進めている。

報告書

Proceedings of the 5th Australia-Japan Workshop on Plasma Diagnostics; December 15-17, 1999, Naka, Japan

炉心プラズマ研究部

JAERI-Conf 2000-007, p.161 - 0, 2000/03

JAERI-Conf-2000-007.pdf:9.11MB

プラズマ診断に関する日豪ワークショップは、日豪科学技術協力協定のもとで、両国におけるプラズマ診断、及び実験に関する最新の研究結果について情報交換を行い両国の研究開発を促進するとともに、相互の理解と交流を深めることを目的として1989年に原研で第1回が開催され、その後、日豪交互にほぼ2年毎に開催されている。第5回プラズマ診断に関する日豪ワークショップは1999年12月15日から17日の3日間、日本原子力研究所那珂研究所で開催され、計37名の参加者があった。このワークショップでは、JT-60U(原研)、LHD(核融合科学研究所)、H-1NF(オーストラリア国立大学)における研究の現状、並びに最新のプラズマ診断技術の進展と研究成果等にかかわる、計28件の発表があり、活発な議論が行われた。本報告書は、このワークショップでの発表論文をまとめたものである。

論文

Determination of the scattering lengths of gallium isotopes by neutron interferometry with PNO-apparatus in JRR-3M

富満 広; 長谷川 祐司*; 相澤 一也; 菊田 惺志*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 420(3), p.453 - 466, 1999/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:78.09

精密中性子光学実験を行う目的で、JRR-3MにPNO装置を設置した。Si-ILL型干渉計を用いて、ガリウム同位体$$^{69}$$Ga,$$^{71}$$Gaの干渉性中性子散乱長を測定した。結果は、それぞれ、8.053$$pm$$0.013fm,6.170$$pm$$0.011fmであった。これらの値は、従来他の方法で求められていた値を、各1桁以上精度向上させたものであり、干渉計法の威力を示したものである。

論文

Experiments of high energy gain laser wakefield acceleration

出羽 英紀*; H.Ahn*; 原野 英樹*; 神門 正成*; 木下 健一*; 近藤 修司; 小瀧 秀行; 中島 一久*; 中西 弘*; 小方 厚*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 410(3), p.357 - 363, 1998/00

 被引用回数:39 パーセンタイル:5.65

17MeV電子線形加速器と2TW、90fsレーザーパルスを同期させ、プラズマ中でレーザー航跡場加速実験を行い、100MeVを越える加速電子を観測した。レーザーのスポットサイズの測定を行いレーザーのチャネリングを確認した。周波数領域干渉計によってプラズマの電子密度揺動を測定し、加速実験の結果と矛盾しない結果を得た。

論文

Development of dual CO$$_{2}$$ laser interferometer for large tokamak

長島 章; 河野 康則; 波多江 仰紀; 軍司 操一*

Diagnostics for Experimental Thermonuclear Fusion Reactors, 0, p.235 - 243, 1996/00

電子密度を連続的に十分な信頼性を持って精度良く測定することは核融合研究を推進するための基本的な課題である。信頼できる密度モニターはITER計測においても、トムソン散乱の較正用等で必要性が高く、今後の大型トカマク研究においても増々その重要性が高くなると思われる。発表においては、JT-60U計測のうち近年大巾に信頼性を向上させたCO$$_{2}$$(デュアル)レーザ干渉計についてその設計概要を述べる。特に接近した周波数(波長)を用いることにより、変調素子を合理化でき、本質的に問題のあったベースラインドリフトや比較的長波長の干渉計のため真空窓の汚れにも影響されない大きな利点を持つこと及び、接近した周波数を用いた場合に低減する分解能を補うため、高分解の位相弁別器を開発していること等について述べる。

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