2014 Fiscal Year Research-status Report
球状トカマクにおけるプラズマエネルギーのセンサーレス反磁性測定
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25630422
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中村 一男 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (30117189)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 球状トカマク / プラズマエネルギー / 反磁性測定 / センサーレス測定 / ファラデー回転 / ファイバー光学 / 反射型サニャック干渉計 / ループ型サニャック干渉計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
反磁性効果によりTFC (トロイダル磁場コイル) に誘起される微小な電圧および電流を種々の方法で測定および解析する。平成26年度実験では、TFC電源を定電圧制御モードで運転できるようにしてから、TFCへの誘導電流を測定する。TFC電源電流は現在のところ、ホール素子を用いたDCCT(直流変流器) で測定している。反磁性効果を検出するためには1万分の1程度の信号を抽出する必要がある。光CT(変流器) の場合は光フアイバ中を伝搬する電磁波の偏波面が進行方向の磁界により回転するファラデー効果を利用する。ロゴスキーコイルの場合のように時間積分する必要がない点が利点である。光ファイバをTFC給電ブスバーの回りに100回以上巻くことによりl万以上のダイナミックレンジを確保することが可能である。反磁性効果による微小な誘導電流成分を抽出するためには、ファラデー効果の感度であるべルデ定数が温度変化にてドリフトしないようにTFC給電プスバーからの熱絶縁、周囲温度の恒温化が必要である。 ファラデー回転の計測には光フアイバの形状が温度、振動により変化しても検出誤差とならず、光ファイパとの相性が良いサニャック干渉法を適用する。サニャック干渉法には２種類あり、連携研究者による反射型の実験結果によれば、ミラーからの戻り光のパワーを一桁増やす必要があるとのことである。平成26年度後期はサニャック干渉法（ループ型）の実験に必要な光学機器 (ベルデ定数が大きく、複屈折率の小さな光ファイバ)および変調および計測に必要な２位相ロックインアンプにてTFC電流を実環境で計測する準備をした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
反磁性効果によりTFC (トロイダル磁場コイル) に誘起される微小な電流を測定および解析するためには、TFC電源を定電圧制御モードで運転できるようにする必要がある。TFC電源はサイリスタを用いたパワーエレクトロニクス電源のため、電圧リップルが大きい。その大きな電圧リップルを含む電圧波形から所望の電圧（低周波平均電圧）波形を得る対策のため、やや遅れている。TFC電源は50 V, 50 kA定常（2,500 kW）と大電力電源であるので、慎重に対応するためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
TFC電源を定電圧制御モードで運転できるようにしてから、TFCへの誘導電流を測定する。TFC電源電流は現在のところ、ホール素子 を用いたDCCTで測定している。反磁性効果を検出するためには1万分の1程度の信号を抽出する必要がある。光CTの場合は光ファイバ中を伝搬する電磁波の偏波面が進行方向の磁界により回転するファラデー効果を利用する。ロゴスキーコイルの場合のように時間積分する必要がない点が利点である。光ファイバをTFC給電プスバーの回りに100回以上巻くことによりl万以上のダイナミックレンジを確保することが可能である。反磁性効果による微小な誘導電流成分を抽出するためには、ファラデー効果の感度であるべルデ定数が温度変化にてドリフトしないようにTFC給電ブスバーからの熱絶縁、周囲温度の恒温化が必要である。ファラデー回転の計測には光ファイバの形状が温度、振動により変化しても検出誤差とならず、光フアイバとの相性が良いサニャック干渉法を適用する計画である。サニャック干渉法には２種類あり、平成27年度はループ型にてTFC電流を実環境で計測する予定である。そのために必要なTFC電源ブスバーへの光ファイバー巻き枠の設計、光学機器（カプラー、位相変調器、波長板、等）の補足購入を進め、光CT計測回路全体の組立て、調整、試験を実施する。
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