Experimental evaluation of wall shear stress in a double contraction nozzle using a water mock-up of a liquid Li target for an intense fusion neutron source

近藤 浩夫*; 金村 卓治*; 朴 昶虎*; 小柳津 誠*; 平川 康; 古川 智弘

Fusion Engineering and Design, 146(Part A), p.285 - 288, 2019/09

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2018.12.047

核融合中性子源では重陽子ビームターゲットに液体金属リチウムの壁面噴流(Liターゲット)を採用し、Liターゲットは真空中(10Pa)を高速(15m/s)で流れ、重陽子との核反応で中性子を発生させるともにビーム入熱(10MW)を除去する。本研究では、IFMIF/EVEDA工学実証活動で建設した液体リチウム試験ループ(ELTL)の構造健全性評価のため、Liターゲットを生成するノズル内流動場の評価を行った。ターゲットアッセンブリのアクリルモデルおよび作動流体として水を用い、ノズル内の流速分布をレーザードップラー流速計により計測し、せん断応力分布を評価した。結果として、2段縮流ノズルの2段目付近でせん断応力が最大値をとることが明らかになり、この箇所の腐食損傷を調査する必要があることを示した。

Suppression of electron scattering by the longitudinal components of tightly focused laser fields

益田 伸一; 神門 正城; 小瀧 秀行; 中島 一久

Physics of Plasmas, 12(1), p.013102_1 - 013102_6, 2005/01

https://doi.org/10.1063/1.1815000

ガウス型(TEM)のレーザービームによる電子の散乱について数値計算による詳細な解析を行った。レーザーを強く集光した場合、レーザーの持つ縦方向の電磁場を取り入れることが重要である。われわれは今回、相対論的なレーザー動重力加速法において縦方向電磁場を考慮し、電子が横方向に集束されることを発見した。この場合、加速される電子のエミッタンスは横・縦方向ともに小さく、バンチ長もフェムト秒を切る短いものが得られた。

ITER NBI保守用セシウム除去装置の概念設計

岡 潔; 柴沼 清

JAERI-Tech 2003-004, 57 Pages, 2003/03

JAERI-Tech-2003-004.pdf:2.36MB

ITERプラズマ加熱装置の1つである中性子入射装置(NBI装置)において、負イオンを安定に発生させるためにセシウムが必要となる。しかし、NBI装置を長時間運転したあと、セシウムは電極の支持部分を絶縁する部分(碍子)に付着するため、碍子の絶縁抵抗値が低下し、運転の継続が困難となる。このため、一定期間ごとに碍子部分のセシウムを除去及び清掃する必要がある。NBI装置は、プラズマからの中性子照射によって放射化されるため、遠隔操作によるセシウム除去及び清掃を実施するためのシナリオとセシウム除去装置の検討が必要である。このような背景の下、本報告では、レーザーアブレーション法をセシウム除去に適用した場合の除去手順と、遠隔によるセシウム除去装置の概念設計について、その検討結果を報告するものである。

原子力基礎研究のための球状収束イオンビーム核融合中性子源に関する研究, 原子力基礎研究 H10-050 (委託研究)

吉川 潔*; 井上 信幸*; 山嵜 鉄夫*; 牧野 圭輔*; 山本 靖*; 督 壽之*; 増田 開*; 紀井 俊輝*; 大西 正視*; 堀池 寛*; et al.

JAERI-Tech 2002-020, 63 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-020.pdf:4.94MB

球状静電閉じこめ型核融合中性子源(IECF; Inertial-Electrostatic Confinement Fusion)の高度化には、理論で予測されている中空陰極中心に収束するイオンビームが作る空間電位部分の生成機構を実験的に確かめることが重要である。そのため今日まで殆どすべての実験的研究の目的は理論が予測する電位2重井戸分布の存在を証明することにあったが、いずれも間接的な傍証を得たに過ぎず決定的な証拠は得られなかった。本研究では、近年研究の進展が著しいレーザ誘起蛍光法によるシュタルク効果を用いた局所電界分布の直接計測を行い、電位2重井戸分布の存在を初めて明らかにするとともに、30年来の論争に終止符を打つことができた。さらに、理論が予測する低圧力下での大電流イオンビームによる核融合反応率が電流のおおよそ3乗に比例することを検証する予備的研究として、電圧・電流・ガス圧力が独立には変えられないグロー放電によるイオンビーム生成を打破するため、3重グリッドシステムを導入し、グロー放電より低圧力下で放電が持続できることを確かめた。さらに、電位分布との強い相関があり核融合反応断面積を決定する加速イオンのエネルギー分布をドップラーシフト分光法により測定し、現実験条件の下でイオンの最大エネルギーが印加電圧上昇に比例して大きくなることが明らかになり、今後の大電圧化による核融合反応断面積向上の可能性を示した。

Rutherford backscattering/channelling,XRD,XRD pole figure and AES characterization of FeTio thin films prepared in different ambients by laser ablation

Dai, Z.*; 楢本 洋; 山本 春也; 鳴海 一雅; 宮下 敦巳

Journal of Physics; Condensed Matter, 11(3), p.913 - 925, 1999/00

https://doi.org/10.1088/0953-8984/11/3/029

種々のガスふん囲気(真空,Ar,O,Ar+O)下で、レーザー蒸着法によって作製させるFeTiO薄膜の化学量論比、結晶性、結晶方位整合性を、X線回折法、イオンビーム解析法及びオージェ電子分光法で系統的に調べた結果を報告する。結論としては、Ar+5%Oガスふん囲気下でレーザー蒸着を行うことにより、炭素不純物の取り込みもなく、化学量論比の優れた単結晶膜を合成することに成功した。エピタクシーの関係は、FeTiO(0006)/AlO(0006)となっている。

Quantitative method for precise,quick, and reliable alignment of collection object fields in the JT-60U thomson scattering diagnostic

吉田 英俊; 内藤 磨; 的場 徹; 山下 修; 北村 繁; 波多江 仰紀; 長島 章

Review of Scientific Instruments, 68(2), p.1152 - 1161, 1997/02

https://doi.org/10.1063/1.1147877

JT-60Uトムソン散乱計測で電子密度測定の信頼性確保のため、既存のレーザビーム軸位置遠隔調整装置に加えて2台の集光器用に新たに遠隔視野位置調整装置を開発し、レーザビーム軸と視野位置に関するアライメント設定性能を向上させ、その有効性を実証した。本装置の機能には、レーリ散乱光による高精度な初期アライメントの遠隔設定、トムソン散乱光利用によるプラズマ放電中の各レーザパルスに対する視野アライメントの常時直接監視、アライメント許容範囲を越えた時点からの自動遠隔視野位置調整と速やかな適正アライメント回復、等がある。重要な特長は、集光器視野幅の狭小化を可能にし、プラズマ背景光に対する散乱光のS/N比向上とファイバーコストの低減を、アライメント安定性を確保しつつ達成できた点にある。視野位置調整に必要な定式化と、本装置を利用した真空容器内レーザビーム幅遠隔測定法についても言及した。

Numerical simulation for metastable states' deexcitation in electron beam evaporation process

西村 昭彦; 柴田 猛順

Journal of Nuclear Science and Technology, 32(9), p.905 - 911, 1995/09

https://doi.org/10.3327/jnst.32.905

原子法レーザー同位体分離(AVLIS)では、原子蒸気発生のために電子ビーム蒸発が使用されている。このプロセスの数値計算のために、直接シミュレーションモンテカルロ(DSMC)法を改良した。DSMC法に単純統計モデルを組込むことで、蒸発原子の並進運動と準安定準位間のエネルギー移動を表現した。Gdの5つの準安定準位を計算対象にした。計算結果とレーザー吸収分光法により求めた実験結果との比較により、準安定準位と並進運動間のエネルギー移動が生じるのは衝突ペアの全エネルギーがあるしきい値を超えた場合であることが判明した。本計算コードを改良発展させることで、原子法レーザー同位体分離の蒸発プロセス全体を把握できることが期待できる。

Effects of plasma disruption on structural and plasma-facing materials

秋場 真人; 班目 春樹*

Journal of Nuclear Materials, 212-215(1), p.90 - 96, 1994/09

プラズマディスラプションによる構造材料,プラズマ対向材料の材料損耗に関する招待講演及び招待論文である。プラズマディスラプションによる材料損耗に関する研究は従来、電子ビーム,イオンビーム,レーザー,プラズマガン等を用いて行われている。この分野で、原研の研究は世界のトップレベルにあり、本論文は、これらの実験データのレビューを行うとともに、熱源の違いによる材料損耗現象の相違について述べる。

Free electron laser driver using a superconducting rf linac

峰原 英介; 永井 良治; 沢村 勝; 高雄 勝*; 杉本 昌義; 佐々木 茂美; 大久保 牧夫; 菊澤 信宏; 佐々部 順*; 鈴木 康夫; et al.

新材料開発を目指すイオン・レーザービーム技術に関するシンポジウム報文集, 0, p.163 - 166, 1994/00

原研自由電子レーザーは現在15MeVの電子エネルギーでビーム輸送実験が行われている。冷凍機、高周波系等に種々の問題が発生しているが、実験と並行して改善が進められている。自発放射光の観測と現在準備中の発振実験についても報告する。

原研高崎TIARA-ISOLによる研究の現状

関根 俊明; 小泉 光生; 長 明彦*; 市川 進一

KURRI-TR-377, 0, p.19 - 21, 1993/04

高崎研イオン照射研究施設(TIARA)に設置したオンライン同位体分離器(ISOL)は、安定同位体を用いた調整を経てオンライン実験が可能になっている。これまでにMeVのArビームとMoターゲットとの反応により、質量数126~132のPr,La,Ce等のアイソトープを表面電離型イオン源を用いて同位体分離した。質量数127では、半減期105秒で減衰する新しい線を見出した。この線は新核種Prに帰属する可能性が高く、更に感度を高めた実験により確認する。その他、ISOL用レーザーイオン源の開発、RI注入によるメスバウア分光の状況についても報告する。