2012 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ波協同トムソン散乱計測の高精度化と高速イオン物理の新展開
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24360385
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
田中 謙治 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (50260047)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 伸 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (80170025)
下妻 隆 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (80270487)
西浦 正樹 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (60360616)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | トムソン協同散乱 / 磁場閉じ込めプラズマ / 大型ヘリカル装置 / 高速イオン / ジャイラトロン |
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| Research Abstract |
核融合研の大型ヘリカル装置に設置済みのマイクロ波協同トムソン散乱システムの計測精度の向上に取り組み、平成26年度に設置する予定の二視線システムに必要な基盤技術の開発に取り組んだ。計測している信号が局所的な信号であることを確かめるためにマイクロ波の送信アンテナと受信アンテナの視野の重なる部分である散乱体積を重なりがない散乱体積がゼロの状態から散乱体積が最大になるまで高速でプラズマ放電中にスキャンし、信号強度の変化を計測した。その結果、ジャイラトロンのパルス変調による背景の電子共鳴放射光による放射光を差し引いて評価した散乱高強度は散乱体積の増加に伴い増加し、計測散乱信号の主要な成分は受信アンテナと送信アンテナの視野の重なる部分における局所量であることを確認した。また、ジャイラトロンの寄生発振によるノイズを除去するためにジャイラトロンの運転条件の最適化により寄生発振を取り除くとともに、寄生発振が発生するパルス変調のON時の直後、OFF時の直前のみ信号を除去するPINスイッチを設置しこれら寄生発振の影響を低減した。これにより、信号強度の小さい高速イオンによる散乱信号、および、中性粒子ビーム加熱により励起された不安定性など微弱な信号の検出に成功した。また、信号強度の強い熱化したイオンによる散乱信号は中性粒子ビーム加熱を増大させたときにスペクトルが広がりイオン温度の上昇を反映している信号を取得した。現在、荷電交換分光の計測値を比較し定量的な精度を確認中である。これら計測は平均電子密度が2x10^<19>m^<-3>以下の比較的低い密度で実験を行ったため、マイクロ波の屈折の効果は考慮する必要がなかったが、今後、2x10^<19>m^<-3>以上の高い密度では、屈折の影響が無視できず、局所計測をすることを確認するためにマイクロ波のプラズマ中の伝搬解析を行うことが必要であり、そのための計算プログラムを整備した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は既存の協同トムソン散乱装置の性能評価とその改善が目的である。局所信号を取得していることは確認したが今後取得済みのデータについて計測精度の定量評価が必要になる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度は、引き続き、既存システムでのバルクイオンによる計測性能の向上、計測精度の評価と、高速イオンの物理データの蓄積を行う。これらの結果に基づいて2視野システムの詳細設計を行い、実験終了後システムの設置を行う。平成25年度までに実験で計測システムの最適化の終了を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
計測性能の向上のために高速イオンによる散乱信号をSN良く計測するために高い周波数領域(マイクロ波の入射周波数より+-5GHz)まで、平坦な特性を持つ明光除去用のノッチフィルターを手配する。また、これら高周波数領域の微弱な信号を計測するため低ノイズアンプを用意する。
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[Journal Article] Suppression of Spurious Mode Oscillation in Mega- watt 77 GHz Gyrotoron as a high quality probe beam source for the Collective Thomson Scattering in LHD2012
Author(s)
Ogasawara, S. Kubo, M. Nishiura, Y. Tatematsu, T. Saito, K. Tanaka, T. Shimozuma, Y.Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, et al.
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Journal Title
Review of Scientific Instruments
Volume: 83
Pages: 10D731
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Identification of Spurious Modes of High- Power 77- GHz Gyrotron for Collective Thomson Scattering in LHD2012
Author(s)
S. Ogasawara, S. Kubo, M. Nishiura, Y. Tatematsu, T. Saito, K. Tanaka, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, et al.
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Journal Title
Plasma and Fusion Research
Volume: 7
Pages: 2405061-1
DOI
Peer Reviewed
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