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NeV領域重イオンビームプローブの開発

研究課題

研究課題/領域番号 03044155
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

浜田 泰司  核融合科学研究所, 教授 (20023723)

研究分担者 V SIMCIC  レンセラー工科大学, 助手
S ACETO  レンセラー工科大学, 助手
A OUROUA  レンセラー工科大学, 助手
J.J ZIELINSK  レンセラー工科大学, 助手
P.M SCHOCH  レンセラー工科大学, 助教授
T.P CROWLEY  レンセラー工科大学, 教授
K.A CONNOR  レンセラー工科大学, 教授
R.L HICKOK  レンセラー工科大学, 教授
岡田 浩之  京都大学ヘリオトロン核融合研究センター, 助手 (50169116)
藤沢 彰英  核融合科学研究所, 助手 (60222262)
井口 春和  核融合科学研究所, 助教授 (40115522)
笹尾 真実子  核融合科学研究所, 助教授 (00144171)
藤田 順治  核融合科学研究所, 教授 (50023700)
OKADA H  Plasma Physics Laboratory, Kyoto University
IGUCHI H  National Institute for Fusion Science
FUJITA J  National Institute for Fusion Science
SASAO M  National Institute for Fusion Science
OUROUA A  Rensselaer Polytechnic Institute
SIMSIC V  Rensselaer Polytechnic Institute
ACETO S  Rensselaer Polytechnic Institute
OUROUA A.  レンセラー工科大学, 助手
ACETO S.  レンセラー工科大学, 助手
ZIELINSKI J.  レンセラー工科大学, 助手
SIMCIC V.  レンセラー工科大学, 助手
SCHOCH P.M.  レンセラー工科大学, 助手
CROWLEY T.P.  レンセラー工科大学, 教授
CONNOR K.A.  レンセラー工科大学, 教授
HICKOK R.L.  レンセラー工科大学, 教授
研究期間 (年度) 1991 – 1992
研究課題ステータス 完了 (1992年度)
配分額 *注記
5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
1992年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
1991年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワード重イオンビームプローブ / 大型ヘリカル装置 / 重イオン加速器 / エネルギー分析器 / プラズマ計測 / プラズマ電位 / 静電揺動 / 磁気揺動 / 重イオンビ-ムプロ-ブ / エネルギ-分析器 / ヘリカル系磁場閉じ込め装置 / 三次元ビ-ムプロ-ブ / CHS装置 / LHD装置 / ビ-ム掃引 / 加速器
研究概要

当共同研究計画は,大型ヘリカル装置のための6MeV重イオンビームプローブを開発することを最終目的として,その設計の基礎を作ることにあった。その課題は次の三つに要約できる。 (1)6MeVでリップルの少ないビーム加速方式の設計 (2)完全三次元軌道をとるビームの制御方式の設計 (3)エネルギー分解能ΔE/E<10^<-5>をもつ分析器の設計以下に項目毎に,2年間の共同研究を通じて得られた具体的な実績についてまとめる。
1. ビーム加速方式について これまでの重イオンビームプロープ(HIBP)では,熱放出型アルカリイオン源とシングルエンド加速器を用いる方法が採用されてきた。米国のTEXTトコマクではこの方式による2MeVのビームラインがすでに完成し,試験が行なわれている。しかしながら,レンセラー工科大学のグループの協力により,2MeVのシステムの詳細な資料を検討下結果,6MeVのシングルエンド方式は非常に大きく,実験室での配置がかなり困難であることがわかった。そので,よりコンパクトな,負イオン源とタンデム加速器を用いる方法を検討し,これを採用することにした。これは,エネルギー広がり10eV以下の金の負イオン源の開発のメドが立ったこと,電源の昇圧方式として,JIPPT-IIUトコマクの500keV HIBPで採用したシェンケル型を用いることによって,リップルを10^<-5>以下に押さえることが可能であること,がその根拠である。プラズマ中の揺となるので,タンデム加速器の高圧部に熱放出型タリウムイオン源を搭載する設計を検討している。一方,金イオンのプラズマ中での減衰がタリウムイオンより大きいことが予測されており,プラズマ中を通過する軌道が長いヘリカル系では,観測可能なプラズマ密度限界が下がるというデメリットがあるので実験的な確認が必要である。
2. 三次元ビーム軌道の制御方式について ヘリカル型磁場配位ではビームの軌道が完全に三次元となり,プラズマ断面にわたって二次元分布測定をする時の,測定精度が著しく損なわれる可能性がある。レンセラー工科大学のグループは,米国のATFトルサトロン装置で,中性ガスによるビームのイオン化反応(ガス散乱)を用いて分析器を較正する方式を取り入れ大きな成果を得た。しかし,エネルギー分析器の配置については従来の方式を取っているので,プラズマの観測領域が限られること,洩れ磁場の影響を受けること等の困難に直面している。我々は,CHS装置で200Kev HIBPを建設し,この中で分析器側にも掃引電極を入れ,二次ビームの軌道も含めて制御する方式を採用した。これによって,上記の問題がほぼ解決されると予想される。しかし,ビームの軌道制御は格段に難しくなるので,計算機による制御が必要である。
3. エネルギー分析器の設計について 従来,HIBPでは30゚入射型平行平板エネルギー分析器が利用されてきたが,電極電圧が高く,ガードリングと呼ばれる多段電極に入る紫外光の影響で電位分布が揺らぐことなど,いくつかのデメリットもあった。我々はこの共同研究を通して,ガードリングを用いない新型の分析器を開発し,JIPPT-IIUの500Kev HIBPを用いてその有効性を実証した。一方,トコマク装置でも,プラズマ電流によるポロイダル磁場の影響でビーム軌道がトロイダル方向ではエネルギー分析器の前面に掃引電極を置き,二次ビームを高速に掃引することで自動的に誤差除去ができることを示した。しかし,LHDの6Mev HIBPにこの方式を直接適用するには,1MeV以上の高圧をかけねばならず,現実的でない。このため,新しい方式を模索している段階である。例えば,入射角度を15゚程度に下げて印加電圧を下げる,減速管を用いて二次ビームのエネルギーを下げる,円筒型エネルギー分析器で印加電圧を下げる等の検討を進めているが,詳細は今後の課題として残されている。

報告書

(2件)
  • 1992 研究成果報告書概要
  • 1991 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (28件)

  • [文献書誌] Y.HAMADA,Y.KAWASUMI,K.MASAI,H.IGUCHI,A.FUJISAWA,JIPPT-IIU Group and Y.ABE: "New High Voltage Parallel Plate Analyzer" Reserch Report of National Institute for Fusion Science. NIFS-128. (1992)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.HAMADA,Y.KAWASUMI,K.MASAI,H.IGUCHI,A.FUJISAWA and JIPPT-IIU Group and Y.ABE: "Shaped Electrode System for High Voltage Parallel Plate Analyzer" Rev.Sci.Instrim.63(10). 4446-4449 (1992)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.HAMADA,K.MASAI,Y.KAWASUMI,H.IGUCHI,A.FUJISAWA and JIPPT-IIU Group: "New Method of Error Elimination in Potential Profile Measurement of Tokamak Plasmas by High Voltage Heavy Ion Beam Probes" Reserch Report of National Institute for Fusion Science. NIFS-143. (1992)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.HAMADA,Y.KAWASUMI,H.IGUCHI A.FUJISAWA,Y.ABE and M.TAKAHASI: "Mesh Effect in a Parallel Plate Analyzer" In submission to Rev.Sci.Instrum.

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.FUJISAWA,H.IGUCHI,M.SASAO,Y.FAMADA,J.FUJITA: "Active Control ob Beam Trajectries for Heavy Ion Beam Probe on Helical Magnetic Configurations" Rev.Sci.Instrum.63(7). 3694-3700 (1992)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.IGUCHI,H.TAKASUGI,T.SHOJI,J.FUJITA,H.IKEGAMI: "Simultanious Measurements of Plasma Potential and Density Fluctuations in a Bumpy Torus by a Heavy Neutral Beam Probe" To be published in Jap.J.Applied Physics. 32,Part1. (1993)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.IGUCHI,K.TAKASUGI,T.SHOJI,M.HOSOKAWA,A.KOMORI,M.FUGIWARA and H.IKEGAMI: "Experimetal Studies on ExB Drift Rotational Transform and Confinement in the Bumpy Torus NBT-1M" In submission to IEEE Trans.Plasma Sci.

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.TANIIKE,M.SASAO,A.FUJISAWA,H.IGUCHI,Y.HAMADA,J.FUJITA,M.WADA and Y.MORI: "A6MeV Tandem Acceleration System for Heavy Ion Beam Probe on LHD" In submission to IEEE Trans.Plasma Sci.

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.SASAO,Y.OKABE,A.FUJISAWA,H.IGUCHI,J.FUJITA,H.YAMAOKA,and M.WADA: "Development of Negative Ion Souces for Plasma Potential Measurement" Reserch Report of National Institute for Fusion Science. NIFS-112. (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.TANIIKE,M.SASAO,J.FUJITA and M.WADA: "Energy Spread of a Heavy Ion Beam of Tanden System for Plasma Potential Measurement" Bulletin of American Physical Society. 37. 1392 (1992)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.SASAO,Y.HAMADA,H.IGUCHI,A.FUJISAWA,A.TANIIKE,J.FUJITA,M.WADA,Y.MORI: "Development of a 6MeV Heavy Ion Beam Probe for Large Helical Device(LHD)" Bulletin of American Physical Society. 37. 1392 (1992)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.SASAO: "A Charge Exchange Gas Cell for a High Quality Beam" Proc.Workshop on Negative Ion Formation and Beam Handling. KEK92-17. 163-168 (1993)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.TANIIKE,M.SASAO,M.WADA,A.FUJISAWA and J.FUJITA: "Energy Broadening of an Au+Ion Beam of Tandem Acceleration" Proc.Workshop on Negative Ion Formation and Beam Handling. KEK92-17. 150-162 (1993)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Hamada, Y. Kawasumi, H. Lguchi, A. Fujisawa, Y. Abe and M. Takahasi: "Mesh Effect in a Parallel Plate Analyzer" Rev. Sci. Instrum.

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A. Taniike, M. Sasao, A. Fujisawa, H. Iguchi, Y. Hamada, J. Fujita, M. Wada and Y. Mori: "A 6 MeV Tandem Acceleration System for Heavy Ion Beam Probe on LHD" IEEE Trans. Plasma Sci.

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Iguchi, K. Takasugi, T. Shoji, M. Hosokawa, A. Komori, M. Fujiwara and H. Ikegami: "Experimental Studies on ExB Drift Rotational Transform and Confinement in the Bumpy Torus NBT-1M" IEEE Trans. Plasma Sci.

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Sasao, Y. Okabe, A. Fujisawa, H. Iguchi, J. Fujita, H. Yamaoka, and M. Wada: "Development of Negative Ion Souces for Plasma Potential Measurement" Research Report of National Institute for Fusion Science. NIFS-112. (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A. Taniike, M. Sasao, M. Wada, A. Fujisawa and J. Fujita: "Energy Broadening of an Au+ Ion Beam of Tandem Acceleration" Proc. Workshop on Negative Ion Formation and Beam Handling. KIK P/92-17. 150-162 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A. Fujisawa, H. iguchi, M. Sasao, Y. Hamada, J. Fujita: "Active Control of Beam Trajectries for Heavy Ion Beam Probe on Helical Megnetic Configurations" Rev. Sci. instrum.63(7). 3694-3700 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Hamada, Y. Kawasumi, K. Masai, H. Iguchi, A. Fujisawa, JIPPT-IIU Group and Y. Abe: "New High Voltage Parallel Plate Analyzer" Research Report of National Institute for Fusion Science. NIFS-128. (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Hamada, Y. Kawasumi, K. Masai, H. Iguchi, A. Fujisawa and JIPPT-IIU Group, Y. Abe: "Shaped Electrode System for High Voltage Parallel Plate Analyzer" Rev. Sci. Instrim.63(10). 4446-4449 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Hamada, K. Masai, Y. Kawasumi, H. Iguchi, A. Fujisawa and JIPPT-IIU Group: "New Method of Error Elimination in Potential Profile Measurement of Tokamak Plasmas by High Voltage Heavy Ion Beam Probes" Research Report of National Institute for Fusion Science. NIFS-143. (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Iguchi, H. Takasugi, T. Shoji, J. Fujita, H. Ikegami: "Simultaneous Measurements of Plasma Potential and Density Fluctuations in a Bumpy Torus by a Neutral Beam Probe" To be published in Jap. J. Applied Physics. 32,Part 1. (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Sasao: "A Charge Exchange Gas Cell for a High Quality Beam" Proc. Workshop on Negative Ion Formation and Beam Handling. KEK P/92-17. 163-168 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Sasao, Y. Hamada, H. Iguchi, A. Fujisawa, A. Taniike, J. fujita, M. Wada, Y. Mori: "Development of a 6 MeV Heavy Ion Beam Probe for Large Helical Device(LHD)" Bulletin of American Physical Society. 37. 1392 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A. Taniike, M. Sasao, J. Fujita and M. Wada: "Energy Spread of a Heavy Ion Beam of Tandem System for Plasma Potential Measurement" Bulletin of American Physical Society. 37. 1392 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Fujisawa,H.Iguchi,M.Sasao,Y.Hamada,J.Fujita: "Active Control of Beam Trajectries for Heavy Ion Beam Probe on Helical Magnetic Configurations" To be published in Rev.Sci.Instrum.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Hamada,Y.Kawasumi,K,Masai,H.Iguchi,A.Fujisawa,et.al.: "New High Voltage Parallel Plate Analyzer" Research Report of National Institute for Plasma Science NIFS-128.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書

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公開日: 1991-04-01   更新日: 2016-04-21  

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