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LHDにおける3次元輻射計測手法の開発および放射崩壊現象に関する研究

Research Project

Project/Area Number 14J04448
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nuclear fusion studies
Research InstitutionNational Institute for Fusion Science (2015)
The Graduate University for Advanced Studies (2014)

Principal Investigator

佐野 竜一  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,170,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsイメージング / トモグラフィー / 先験情報 / プラズマ計測 / 3次元トモグラフィー
Outline of Annual Research Achievements

本年度は昨年度に開発した赤外線イメージングビデオボロメータ(IRVB)を用いた3次元トモグラフィー計測の改良およびそれについての成果発表を行った。
昨年度の研究では3次元のプラズマ輻射分布を視野で積分したIRVB画像から、逆問題の標準線形解法を用いて3次元のプラズマ輻射分布を再現する輻射の3次元トモグラフィー計測開発を行った。しかし、3次元の解空間に対するIRVB画像のデータ数の不足及び、計測器設置位置の制限から来るプラズマを見込む角の制限から、再構成された3次元プラズマ輻射分布に誤差を生じていた。本年度はTikhonovの正則化に先験情報として参照画像を加え拡張し、最構成結果の改善を試みた。拡張したトモグラフィー手法ではプラズマの形状が楕円管状であるという知見を基に、3次元の楕円管関数モデルを再構成毎にIRVB画像に対してフィッティングを行うことで関数モデルから参照画像を作成し、これを先験情報として使用した。このようにIRVB画像に対してフィッティングを行うことにより、同じ関数モデルを用いて時間変化するプラズマを計測する際などの計測対象の変化に対応した参照画像を作成することが可能となった。この参照画像を用いた手法の拡張により、既知の3次元輻射分布を用いた再構成のシミュレーションでは再構成誤差を1割程度低減することに成功した。また、実験データを用いた再構成では全体に散っていたアーティファクト状の構造が低減することで物理的に理解しやすい再構成像を得ることを可能とした。このことから先験情報で拡張したトモグラフィー手法によって3次元トモグラフィー計測が定量的にも定性的にも改善することを確認した。また、この改善した3次元トモグラフィー計測を放射崩壊計測に適用することで、放射崩壊時のトーラス内側輻射の増大を定量的に確認し、その輻射増大にトロイダル方向の異方性があることを突き止めた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Three-dimensional tomographic imaging for dynamic radiation behavior study using infrared imaging video bolometers in LHD plasma2016

    • Author(s)
      Ryuichi Sano, Byron J. Peterson, Masaru Teranishi, Naofumi Iwama, Masahiro Kobayashi, Kiyofumi Mukai, and Shwetang N. Pandya
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 87 Issue: 5

    • DOI

      10.1063/1.4948392

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Reconstruction of 3-D Radiation Profile From 2-D Images Viewed by IR Imaging Video Bolometer With SVD2014

    • Author(s)
      Ryuichi SANO, Byron J. PETERSON, Masahiro KOBAYASHI, Masaru TERANISHI, Naofumi IWAMA, Kiyofumi MUKAI and Shwetang N. PANDYA
    • Journal Title

      Plasma Science, IEEE Transactions on (Volume 42 Issue 10)

      Volume: 42 Issue: 10 Pages: 2860-2861

    • DOI

      10.1109/tps.2014.2330605

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Improvement of 3D radiation imaging using Euclidean distance from model phantom in LHD2015

    • Author(s)
      Ryuichi Sano
    • Organizer
      25th International Toki Conference
    • Place of Presentation
      岐阜県土岐市
    • Year and Date
      2015-11-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evolution of radiation structure by three dimensional measurement during radiation collapse in LHD2015

    • Author(s)
      Ryuichi Sano
    • Organizer
      20th International Stellarator-Heliotron Workshop (ISHW)
    • Place of Presentation
      ドイツ グライフツヴァルト
    • Year and Date
      2015-10-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of 3D tomography for radiation measurement using IRVB measurement in LHD2014

    • Author(s)
      佐野竜一, Byron J. Peterson, 小林政弘, 向井清史, Shwetang N. Pandya
    • Organizer
      PLASMA2014
    • Place of Presentation
      新潟 (日本)
    • Year and Date
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of three dimensional tomography for radiation profile measurement using IR imaging video bolometers in LHD2014

    • Author(s)
      Ryuichi Sano, Byron J. Peterson, Masahiro Kobayashi, Masaru Teranishi, Naofumi Iwama, Kiyofumi Mukai, Shwetang N. Pandya
    • Organizer
      20th Topical Conference on High-Temperature Plasma Diagnostics (HTPD 2014)
    • Place of Presentation
      アトランタ (アメリカ)
    • Year and Date
      2014-06-01 – 2014-06-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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