2014 Fiscal Year Annual Research Report
トムソン散乱装置のための完全同軸マルチレーザーシステムの開発
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25289341
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
山田 一博 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (80222371)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安原 亮 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30394290)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | プラズマ計測 / トムソン散乱計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
LHDトムソン散乱装置を含め複数台のYAGレーザーを用いるマルチレーザートムソン散乱装置は，実験状況に応じて柔軟な運転が可能であるというメリットがあると同時に，これまでのビームパッキング法では，各ビーム光路が完全には一致していないことによるデメリットも存在しました。本申請課題では偏光制御技術を用い，複数のレーザービームを完全同軸化（一本化）することでそのデメリットを解消し，マルチレーザートムソン散乱装置において一つのマイルストーンとなる技術を確立することを目的とした研究を行います。
平成26年度は基本となる2本のレーザービームの同軸化のために偏光子と波長板からなる同軸化光学システムを構築し，長時間（長期間）運転においても支障なく稼働できることを確認しました。また，レーザーパルスとポッケルスセルを正確に同期させるための動作状況を検討するとともにこれまでの経験を基にポッケルスセルの結晶に複数本のレーザービームを通過させるために生じる熱効果について検討を行いました。
平成27年度では現有3台のレーザー全てに安全確保のためのアイソレータを含む同軸化システムを組み込む計画です。
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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
平成26年度までに下記の実験を行いました。ほぼ順調に進展しております。
(1) レーザーの偏光特性の改善：現有のレーザーの内，偏光特性の良くないレーザーについて，垂直成分の混入比を目標値1/30以下，許容値1/10としてレーザー装置内部の光学系を調整し，目標値を達成しました。
(2) ポッケルスセルの高速動作の検証：ポッケルスセルをレーザーと同期して動作させるための同期回路と高圧電源を準備し，その運転手法を決定しました。
(3) 長時間運転の検証：これまでにLHDマシンタイムにおいて2台のレーザーの同軸発振運転を行い，長時間運転時でも過誤なく動作することの検証を行い，特に支障ないことを確認しました。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度にはLHDトムソン散乱装置全体のルーチン内に統合するためのシステムを組み，ルーチン的に自動運転が可能なかたちにする計画です。
加えて，本システムではどこか１か所に光学素子の損傷，ミスアライメント等が発生すると，それに起因する戻り光によって複数のレーザー装置本体や伝送ミラー等に被害が及ぶ可能性があります。装置だけでなくレーザー光による失明などの人身事故の可能性もあります。これを避けるため，各レーザーにファラデーアイソレーターとシャッター機構を組み込み，完成形とします。
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| Causes of Carryover |
H26年度にポッケルスセル用の高圧電源とこれを駆動させる高速パルスジェネレーターを新規に購入する予定でしたが，予備実験の段階ではこれを破損させる恐れがあるため，現所有の他の中古品を用いて試験することとしました。H26年度の実験において安全性の検討はほぼ確認できましたが，納期の問題でH26年度内に購入することが難しくなったため，本品はH27年度に持ち越すことになりました。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H27年度に上記の物品を購入し，研究を進める計画です。
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[Journal Article] First results of electron temperature measurements by the use of multi-pass Thomson scattering system in GAMMA 102014
Author(s)
M. Yoshikawa, R. Yasuhara, K. Nagasu, Y. Shimamura, Y. Shima, J. Kohagura, M. Sakamoto, Y.Nakashima, T. Imai, M. Ichimura, I. Yamada, H. Funaba, K. Kawahata, and T. Minami
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Journal Title
Rev. Sci. Instrum
Volume: 85
Pages: 11D801.1-3
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] First Results of Electron Temperature Measurements with a Multi-Pass Thomson Scattering System in the Tandem Mirror GAMMA 102014
Author(s)
Masayuki YOSHIKAWA, Ryo YASUHARA, Kazuhide NAGASU, Yuuki SHIMAMURA, Yoriko SHIMA, Junko KOHAGURA, Mizuki SAKAMOTO, Yousuke NAKASHIMA, Tsuyoshi IMAI, Makoto ICHIMURA, Ichihiro YAMADA, Hisamichi FUNABA, Kazuo KAWAHATA and Takashi MINAMI
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Journal Title
Plasma and Fusion Research
Volume: 9
Pages: 1202126-1-3
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Development of Thomson scattering system in the tandem mirror GAMMA 102014
Author(s)
M. Yoshikawa, X. Wang, M. Morishita, Y. Shima, M. Chikatsu, J. Kohagura, R. Minami, M. Sakamoto, Y. Nakashima, T. Imai, M. Ichimura, R. Yasuhara, I. Yamada, H. Funaba, and T.Minami
Organizer
Plasma Conference 2014
Place of Presentation
Niigata, Japan
Year and Date
2014-11-18 – 2014-11-21
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[Presentation] DEVELOPMENT OF THOMSON SCATTERING SYSTEM IN GAMMA 102014
Author(s)
M. Yoshikawa, X. Wang, M. Morishita, Y. Shima, M. Chikatsu, J. Kohagura, M. Sakamoto, R. Minami, M. Iso, Y. Nakashima, T. Imai, M. Ichimura, R. Yasuhara, I. Yamada, H. Funaba, and T. Minami
Organizer
The 10th International Conference on Open Magnetic System for Plasma Confinement
Place of Presentation
Daejeon, Korea
Year and Date
2014-08-26 – 2014-08-29
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[Presentation] Experimental possibility for the three electron temperature components on the LHD Thomson scattering system2014
Author(s)
I. Yamada, R. Yasuhara, H. Funaba, K. Narihara, H. Hayashi, E. Yatsuka, T. Hatae, H. Tojo, M. Yoshikawa, and T. Minami
Organizer
40th European Physical Society Conference on Plasma Physics
Place of Presentation
Berlin, Germany
Year and Date
2014-06-23 – 2014-06-27
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[Presentation] First results of electron temperature measurements by using the multi-pass Thomson scattering system in GAMMA 102014
Author(s)
M. Yoshikawa, R. Yasuhara, K. Nagasu, Y. Shimamura, Y. Shima, J. Kohaguro, M. Sakamoto, Y. Nakashima, T. Imai, M. Ichimura, I. Yamada, H. Funaba, K. Kawahata, and T. Minami
Organizer
20th Topical Conference on High-Temperature Plasma Diagnostic
Place of Presentation
Atlanta, USA
Year and Date
2014-06-01 – 2014-06-05
