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井上 多加志; 花田 磨砂也; 伊賀 尚*; 今井 剛; 柏木 美恵子; 河合 視己人; 森下 卓俊; 谷口 正樹; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; et al.
Fusion Engineering and Design, 66-68, p.597 - 602, 2003/09
被引用回数：21 パーセンタイル：77.57(Nuclear Science & Technology)中性粒子ビーム(NB)入射は、トカマク型核融合装置において、最も有力なプラズマ加熱・電流駆動手段の一つである。原研ではJT-60UとITER用NB入射装置のために、大電流静電加速器の開発を進めてきた。この開発において最近、以下の進展があったので報告する; (1)JT-60U負イオンNB入射装置において、加速器内の電界の歪みによりビームの一部が偏向され、NB入射ポートにあるリミタに熱負荷を与えていた。不整電界の原因である電極下面の段差を埋めたところ熱負荷は従来の半分以下となって、2.6MWのH
ビームを355 keVで10秒間連続入射することに成功した。(2)加速器耐電圧性能の向上を目指して、3重点(FRP製絶縁管,金属フランジ,真空の接点)の電界を緩和する電界緩和リングを設計し、JT-60U負イオン源加速器とITER用R&Dで使用している1MeV加速器に取り付けた。ビーム加速無しでの耐電圧試験において、良好な耐電圧性能を確認した。
井上 多加志
プラズマ・核融合学会誌, 78(5), p.398 - 404, 2002/05
核融合炉用加熱電流駆動装置に対する物理要求を満足するべく設計された、ITER NBシステムの工学設計の概要を紹介する。本稿では加熱・電流駆動にかかわる重要な設計項目であるITERプラズマに対するNB入射装置のレイアウトについて概説する。特にNB周辺電流駆動によって電流分布を制御し、高性能かつ定常化を目指す先進プラズマ運転について、ITER NB設計でどこまでフレキシビリティを確保できるか、という観点から筆者らが解析を行った結果を紹介する。またITERをターゲットとして進められている、負イオン源と加速器の開発の現状について報告し、将来のトカマク原型炉・実証炉設計において描かれているNBの実現性についても言及する。
井上 多加志; Di Pietro, E.*; 花田 磨砂也; Hemsworth, R. S.*; Krylov, A.*; Kulygin, V.*; Massmann, P.*; Mondino, P. L.*; 奥村 義和; Panasenkov, A.*; et al.
Fusion Engineering and Design, 56-57, p.517 - 521, 2001/10
被引用回数：64 パーセンタイル：96.42(Nuclear Science & Technology)ITER-FEAT用中性粒子ビームシステムは2基の入射装置から成り、1MeV,33MWのDビームを入射することによってITER-FEATプラズマを加熱するとともに、3600秒までの入射によりプラズマ電流を駆動して定常運転に貢献する。JT-60ほかにおけるプラズマ物理研究では、周辺部電流駆動による性能向上とその定常化が注目されているが、ITER-FEATでは空間的制約の厳しい水平面内で入射接線半径を最大とし、さらに垂直方向にもビーム軸をプラズマ磁気軸から0.35-0.95mの範囲で可変となることにより、電流駆動位置の最適化が可能な配置・設計となっている。またビームライン機器の構造を最適化した結果、ビームの幾何学的輸送効率が改善され、発散角7mrad以下のビームに対して入射効率40%以上を達成する設計となっている。
井上 多加志; 花田 磨砂也; 栗山 正明; 前野 修一*; 松岡 守; 宮本 賢治; 小原 祥裕; 奥村 義和; 渡邊 和弘
IAEA-CN-60/F-10, 0, p.687 - 693, 1995/00
原研における高出力の負イオン源と加速器の開発の現状を述べる。JT-60U負イオンNBI用の大型負イオン源は製作を完了し、試験に供されている。テストスタンド電源の制約から、ビームエネルギーは50keV以下に限られているものの、所定性能と同等のパービアンスにおいて、極めて収束性の良いビームが引き出されている。同等の構造をもつ小型加速器を用いてJT-60U負イオンNBIのビーム加速模擬試験では、所定の電流密度において0.18AのH
ビームを収束良く400keVまで加速することに成功した。また、ITER等の実験炉で要求されるより高出力の負イオン源と加速器の開発のために、MeV級イオン源試験装置を建設した。現在、本装置において1MeV、1Aを目指したITER用原型加速器の試験を開始している。
近藤 貴; JT-60チーム
Physics of Plasmas, 1(5), p.1489 - 1496, 1994/05
被引用回数：19 パーセンタイル：56.69(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uにおいて得られた高核融合積、ならびに電流駆動実験について発表する。(1)運転条件の最適化、中性粒子ビームのパワーアップ、第一壁のボロン化等により、閉じ込め改善モードが見いだされ、核融合積1.1
10
m
・s・keVが達成された。この改善モードは、高
pHモードと呼ばれ、プラズマ中心部と端部の両方で閉じ込めを改善した事により得られた,(2)トカマクプラズマの定常化と電流分布制御の目的で、低域混成波電流駆動(LHCD)、中性粒子ビーム電流駆動(NBCD)、ならびにブートストラップ(BS)電流の実験も進展した。LHCDでは484導波管の大面積ランチャーが取付けられ、最大10MWの入射が可能となった。これにより3.6MAの非誘導電流駆動を達成した。また、NBCDおよびBS電流の組み合わせで、0.4MAの非誘導電流駆動を実証した。
井上 多加志; 宮本 賢治; 水野 誠; 奥村 義和; 小原 祥裕; G.D.Ackerman*; C.F.Chan*; W.S.Cooper*; J.W.Kwan*; M.C.Vella*
15th IEEE/NPSS Symp. on Fusion Engineering,Vol. 1, 0, p.474 - 477, 1994/00
強力負イオンビームを集束するイオン引出し系の開発を行っている。この引出し系は、球面状に湾曲した電極からマルチビームレットを生成し、加速しつつ集束して1本のビームを形成してさらに高エネルギーまで加速するものである。この集束技術を中性粒子入射装置に適用すると、1)コンパクトなビームライン,2)高効率加速,3)ビームエネルギーを上げ、高い電流駆動性能、が得られる可能性がある。原研における最近の実験では、7個の引出し孔から発生したマルチビームレットを集束し、100keV、60mAのシングルビームを生成、ビーム外縁径
20mm、ビーム発散角
30mradとすることに成功した。このビーム条件は静電四重極(ESQ)加速器の入射条件をほぼ満たしており、原研の負イオン源と集束引出し系を米国ローレンスバークレー研究所(LBL)に持ち込み、ESQ加速器との組合せ試験を行う予定である。
渡邊 和弘; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 前野 修一*; 水野 誠; 小原 祥裕; 奥村 義和; 鈴木 靖生*; 田中 秀樹*; 田中 政信*
Proc. of 14th Int. Conf. on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, p.371 - 378, 1993/00
核融合プラズマの加熱及び電流駆動の有力候補である高エネルギー中性粒子入射装置(NBI)を実現するために、負イオン源の大電流化、長パルス化・高エネルギー化の研究開発を進めている。大電流化に関しては、既に10AのHビームを生成することに成功し見通しを得ている。次の長パルス化に関して、50keV,0.3AのHビームを24時間連続生成することに成功した。また、50keV,0.5Aで1000秒の出力に成功した。この時の電流密度はJT-60U用負イオン源の設計値にほぼ等しい14mA/cm
である。高エネルギー化に関しては、14mm
単一孔加速電極系で300keV、17mAで発散角5.5mradの収束性の良いビーム生成に成功し、孔数9個の多孔電極系を用いて、300keV、100mAのHビームを得た。これらによって、負イオンNBI実現に大きく近づいた。
田中 茂; 小原 祥裕; 山本 新
Fusion Technology, 91(3), p.531 - 539, 1991/05
中性粒子入射装置を用いてトカマクのプラズマ電流分布制御を実現するために、ビーム分布制御装置を提案し、その概念と技術的根拠を示した。イオン源より引き出されたイオンビームを、中性化セルに入射する前に、ビーム分布制御装置を用いて磁気的に偏向することで、その軌道を制御する。本ビーム分布制御システムを用いれば、ビーム入射中に中性粒子入射電力を変えることなく、トーラスプラズマの位置で、中空分布から中心集中分布まで、各種のビーム強度分布を得ることができる。
岡野 邦彦*; 山本 新; 杉原 正芳; 藤沢 登
JAERI-M 87-209, 45 Pages, 1988/01
国際協力で設計が進められている次期核融合実験装置INTORにおける中性粒子入射電流駆動法の可能性とその性能をINTORベンチマークテストパラメータを使って調べた。電流駆動効率の様々なパラメータ依存性を計算し、500keVビームのINTOR設計における可能性を明らかにしている。ビーム駆動電流の空間分布についても計算した。その結果、フレキンブルな電流分布制御性能が確かめられた。また完全定常運転用のビームシステムはそのまま準定常運転のトランスフォーマ再充電時用としても利用できることも明らかになった。
堀池 寛; 小原 祥裕; 奥村 義和; 柴田 猛順; 田中 茂
JAERI-M 86-064, 140 Pages, 1986/04
本報告は加熱工学第一研究室で行った負イオンビームを用いた中性粒子入射装置の概念設計についてまとめたものである。負イオンビームを使用すると高エネルギー領域でも高い中性化効率を得る事ができる。よって本報告に示す様に効率が高く大出力だがコンパクトな装置が実現可能である。本報告では500kevで20MWのビームを入射できる装置を目標に負イオン源ソース部と加速部の設計を行い、それに沿った形の装置を中性化の方法毎に三例検討した。その結果長いガス中性化セルをもつ装置選んで詳しく検討した。その結果長い中性化セルを採用することにより非常に小型で簡単な構造の入射装置が実現可能で、炉室周辺が複雑化せずに済む事や、接線入射可能等に数々の特徴を有する装置を提案できることがわかった。
