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論文

Inertia effect on thermal shock by laser beam shot

粉川 広行; 二川 正敏; 石倉 修一*; 菊地 賢司; 日野 竜太郎; 衛藤 基邦

International Journal of Impact Engineering, 25(1), p.17 - 28, 2001/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:74.55

原研で開発を進めている中性子散乱施設用ターゲットは、パルス幅1$$mu$$sの大強度陽子ビームによるパルス熱衝撃を受ける。そこで、パルス幅50ns、最大出力1Jのルビーレーザーを用いて熱衝撃試験を行った。また、並行して、有限要素法による数値解析を行った。これらの結果から、熱衝撃による応力(ひずみ)波の伝ぱ挙動として、加熱領域の境界から圧縮の応力波が円板の外側へ伝ぱし、その一方で、慣性力として加熱領域の境界から円板の中央に向かって引張の応力波が伝ぱ・集中して、円板中央で大きな引張応力が発生することが明らかとなった。また、解析結果は、実験結果とひずみ時刻歴及び変位時刻の両方について良く一致しており、本解析手法が動的熱衝撃挙動を良く予測できることを確認した。

論文

Very high electron temperature diagnostics using combined ruby and YAG laser Thomson scattering systems in JT-60U

波多江 仰紀; 内藤 磨

Proceedings of 10th International Symposium on Laser-Aided Plasma Diagnostics, p.160 - 166, 2001/00

JT-60Uにおける近年の強電子加熱実験では$$sim$$15keVを越える中心電子温度がルビーレーザとYAGレーザによる2つのトムソン散乱測定装置で観測されている。しかしながら、その電子温度は設計で想定していた電子温度を越えているため電子温度の相対誤差は非常に大きく、$$sim$$15keVを越える超高温を高い精度で測定するのは困難である。この論文では、このような超高温の測定性能を改善するために、既存のルビーレーザシステムとYAGレーザシステムを組み合わせて超高温での測定性能が改善されるかどうか検討した。シミュレーションの結果から、(1)YAGレーザトムソン散乱システムの光源にルビーレーザを使用し散乱スペクトルの形を変化させることは、超高電子温度の測定に効果があることがわかった。(2)ルビーレーザの測定系とYAGレーザの測定を組み合わせ、YAGレーザでトムソン散乱を行った場合、${it T$_{e}$}$$$sim$$20keVの領域で既存の測定系よりも相対誤差が著しく低下し測定性能が改善することがわかった。

論文

JT-60U,JFT-2Mにおける非協同トムソン散乱

波多江 仰紀; 吉田 英俊; 山内 俊彦; 内藤 磨

プラズマ・核融合学会誌, 76(9), p.868 - 873, 2000/09

非協同トムソン散乱を用いた計測手法は、トカマク装置による核融合研究の黎明期以来、トカマクプラズマの性能評価のための重要な計測手法となっている。そのためトムソン散乱測定装置は、基幹計測装置としてほとんどのトカマク装置に設置され、電子温度と電子密度のデータを提供している。しかしながら測定原理は同じであっても、それぞれのトカマク装置に適用する場合、装置の事情(たとえば、観測ポートとその近傍の装置の構造,必要とされる空間分解能や時間分解能,製作コスト)によって適用される形態は異なる。この論文では、例として大型のトカマク装置である臨界プラズマ試験装置JT-60Uと,中型のトカマクである高性能トカマク開発試験装置JFT-2M、これら2つのトカマク装置のトムソン散乱測定装置について、その開発の流れや考え方について解説した。

論文

Multilaser and high spatially resolved multipoint Thomson scattering system for the JT-60U tokamak

吉田 英俊; 内藤 磨; 山下 修; 北村 繁; 佐久間 猛*; 小野瀬 義秋*; 根本 博文*; 浜野 隆*; 波多江 仰紀; 長島 章; et al.

Review of Scientific Instruments, 70(1), p.751 - 754, 1999/01

 被引用回数:13 パーセンタイル:33.56(Instruments & Instrumentation)

JT-60Uトムソン散乱測定装置の最新の設計と測定実績について総合報告する。本装置は超高温な電子温度や高精度な電子密度の過渡変化を、定量的であるがゆえに精密なアラインメントの常時監視下で高信頼測定が可能であるという特長を有する。2台のルビーレーザから発せられるビームを光学的に同質かつ同一直線上に伝搬させる、施光子とファラデー回転子から成るビーム合成装置を開発して、2ミリ秒の時間差での過渡事象現象測定を可能にした。プラズマ炉心部から周辺部まで約2mにわたって60空間点のトムソン散乱光を8~22mmの高分解能で2台の集光器で集光する。低電子密度プラズマを小立体角かつ高空間分解能で高精度に測定するため超高感度の光電子増倍管を採用し、また高温高密度の炉心プラズマを対象に高繰返し計測が可能な2次元型検出器を開発・導入した。講演では、最新の測定結果についても言及する。

論文

A Compact and high repetitive photodiode array detector for the JT-60U Thomson scattering diagnostic

吉田 英俊; 内藤 磨; 佐久間 猛*; 北村 繁; 波多江 仰紀; 長島 章

Review of Scientific Instruments, 70(1), p.747 - 750, 1999/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:60.37(Instruments & Instrumentation)

コンパクトで高い繰返し計測が可能な2次元型検出器をJT-60Uトムソン散乱測定装置用に開発した。機器構成は、短波長で高い量子効率を持つ光電面、指向性を重視した近接型一段加速のマイクロチャンネルプレート、高速応答できる蛍光面、空間分割20でスペクトル分割12の240chフォトダイオードアレイ、1ミリ秒以内にデータ読み込みやA/D変換、メモリーへの転送・書き込みを行うパラレル/シリアルデータ処理ユニットである。上述した短波長で高い分光感度を持つ本検出器の特性を生かし、長波長側で高い透過率を持つように分光光学系で使用するレンズ類の無反射コーティング等の設計に留意した結果、広いスペクトル帯域幅でトムソン散乱光の測定を可能にし、10keVを越す炉心プラズマの超高温電子温度測定にも本検出器は安定かつ高い信頼性で適用できることを、JT-60Uトムソン散乱測定装置で実証した。

論文

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

 被引用回数:13 パーセンタイル:30.31(Instruments & Instrumentation)

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。

論文

Beam combiner for transient phenomena measurement in the JT-60 Thomson scattering diagnostic

吉田 英俊; 内藤 磨; 山下 修; 北村 繁; 長島 章; 的場 徹

Review of Scientific Instruments, 66(1), p.143 - 147, 1995/01

 被引用回数:23 パーセンタイル:15.58(Instruments & Instrumentation)

偏光板とファラデー回転器から構成される、JT-60トムソン散乱測定装置用のビーム合成器を開発した。これは2台のルビーレーザを光学的に結合して高い繰返しの測定を可能にするもので、特にペレット入射実験など過渡現象の測定に有効である。本ビーム合成器は既存のトムソン散乱測定装置の設備を改造することなく、最少時間差2ミリ秒で過渡現象の測定を可能にした点に大きな特徴がある。このビーム合成方法は、3台以上のレーザの合成や複数のレーザ増幅器を有したレーザシステムへの応用が可能であり、これらを使用する高繰返しレーザについても言及している。

論文

Thomson scattering measurements on ohmically heated plasmas in the JFT-2 tokamak

的場 徹; 船橋 昭昌; 板垣 時良; 熊谷 勝昭; 荘司 昭朗; 鈴木 紀男; 山内 俊彦

Japanese Journal of Applied Physics, 18(3), p.611 - 619, 1979/00

 被引用回数:3

JFT-2トカマク装置においてQスイッチルビーレーザーを用いたトムソン散乱計測によりオーミック加熱水素プラズマの電子温度・電子密度が測定された。測定範囲は電子温度で0.08~1.2keV、電子密度で2$$times$$10$$^{1}$$$$^{2}$$~4.4$$times$$10$$^{1}$$$$^{3}$$cm$$^{-}$$$$^{3}$$であり、それらの空間分布も測定できた。電子温度はプラズマ電流に比例して変化し、等価荷電数は電子密度の増加により減少した。電子温度の空間分布計測値から電子熱伝導計数の実験値を求めることができ理論値と比較して以下の結論を得た。Ke$$^{N}$$$$^{C}$$≪Ke$$^{E}$$$$^{X}$$$$^{P}$$≦Ke$$^{D}$$$$^{T}$$$$^{E}$$ ここでKe$$^{E}$$$$^{X}$$$$^{P}$$は実験値であり、Ke$$^{N}$$$$^{C}$$は新古典論Ke$$^{D}$$$$^{T}$$$$^{E}$$は散逸的捕かく電子論による理論値である。

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