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サブテラヘルツ帯協同トムソン散乱計測による高密度プラズマイオンの直接計測

研究課題

研究課題/領域番号 17H03509
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 核融合学
研究機関福井大学

研究代表者

斉藤 輝雄  福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 特命教授 (80143163)

研究分担者 立松 芳典  福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (50261756)
久保 伸  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (80170025)
田中 謙治  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (50260047)
西浦 正樹  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (60360616)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2017年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワードプラズマ計測 / 協同トムソン散乱 / サブテラヘルツ帯ジャイロトロン
研究成果の概要

福井大と核融合研との共同研究により開発した303 GHz高出力ジャイロトロンを核融合研に設置し、使用周波数帯の異なる加熱用既設コルゲート導波管による303 GHz出力の伝送特性の計測・解析などの準備を経て、大型ヘリカル装置LHDでの協同トムソン散乱計測を実施した。ただし、現状で明確な散乱信号を得るには至っていない。
また、サブテラヘルツ帯高出力ジャイロトロンのパルス幅全体にわたる単独発振の実現とモード競合計算による物理解釈、および、設計モード以外で発見した多周波数発振現象を真空窓からの反射波とのモード競合として理論的に説明し、それぞれ学術論文として発表した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

協同トムソン散乱計測は核融合を目指す高温プラズマ中のイオン温度の計測法として有望である。本研究では、高密度プラズマにも適用可能なサブテラヘルツ帯周波数のジャイロトロンを用いて、核融合科学研究所の実験装置LHDにおいて協同トムソン散乱計測を行った。サブテラヘルツ帯協同トムソン散乱計測実現に向けた第一歩である。
また、高出力サブテラヘルツ帯ジャイロトロンにおける単独発振の実現や、反射波が存在する場合の多周波数発振現象の発見および反射波を取り入れたモード間相互作用としての理論的説明など、ジャイロトロン研究の学術的成果を得た。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Saratov State University/Saratov Branch, Inst. Rad Eng. Elec RAS(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Saratov State University(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Collective Thomson scattering with 77, 154, and 300 GHz sources in LHD2020

    • 著者名/発表者名
      Nishiura M.、Tanaka K.、Kubo S.、Saito T.、Kenmochi N.、Nuga H.、Seki R.、Shimozuma T.、Yoshimura Y.、Igami H.、Takahashi H.、Tsujimura T.I.、Yanai R.、Tatematsu Y.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 15 号: 01 ページ: C01002-C01002

    • DOI

      10.1088/1748-0221/15/01/c01002

    • NAID

      120007180034

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Reflection on Mode Competition and Multi-Frequency Oscillation in a High-Power Sub-THz Gyrotron: Experimental Observation and Theoretical Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Teruo Saito, Maria M. Melnikova, Nikita M. Ryskin, Shunsuke Tanaka, Ryuji Shinbayashi, Yuusuke Yamaguch, Masafumi Fukunari, Yoshinori Tatematsu
    • 雑誌名

      Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves

      巻: 41 号: 6 ページ: 697-710

    • DOI

      10.1007/s10762-020-00695-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Oscillation Characteristics of a High Power 300 GHz Band Pulsed Gyrotron for Use in Collective Thomson Scattering Diagnostics2019

    • 著者名/発表者名
      T. Saito, S. Tanaka, R. Shinbayashi, Y. Tatematsu, Y. Yamaguchi, M. Fukunari, S. Kubo, T. Shimozuma, K. Tanaka and M. Nishiura
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 14 号: 0 ページ: 1406104-1406104

    • DOI

      10.1585/pfr.14.1406104

    • NAID

      130007672322

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2019-06-19
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Developments for collective Thomson scattering equipment with a sub-THz gyrotron in LHD2019

    • 著者名/発表者名
      Saito Teruo、Tatematsu Yoshinori、Yamaguchi Yuusuke、Fukunari Masafumi、Hirobe Takumi、Shinbayashi Ryushi、Tanaka Shunsuke、Ohkubo Kunizo、Kubo Shin、Shimozuma Takashi、Tanaka Kenji、Nishiura Masaki
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 203 ページ: 03012-03012

    • DOI

      10.1051/epjconf/201920303012

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Subterahertz Wireless Power Transmission Using 303-GHz Rectenna and 300-kW-Class Gyrotron2018

    • 著者名/発表者名
      Mizojiri Sei、Shimamura Kohei、Fukunari Masafumi、Minakawa Shunsuke、Yokota Shigeru、Yamaguchi Yuusuke、Tatematsu Yoshinori、Saito Teruo
    • 雑誌名

      IEEE Microwave and Wireless Components Letters

      巻: 28 号: 9 ページ: 834-836

    • DOI

      10.1109/lmwc.2018.2860248

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 154 GHz collective Thomson scattering in LHD2018

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, M. Nishiura, S. Kubo, T. Shimozuma, T. Saito, D. Moseev and I. Abramovic
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 13 号: 01 ページ: C01010-C01010

    • DOI

      10.1088/1748-0221/13/01/c01010

    • NAID

      120007126856

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 協同トムソン散乱計測により得られた散乱スペクトルの速度空間再構成2020

    • 著者名/発表者名
      西浦正樹、釼持尚輝、奴賀秀男、關良輔、久保伸、田中謙治、足立迅、下妻隆、矢内亮馬、斉藤輝雄、Moseev Dmitry、Salewski Mirko、LHD実験グループ
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Observation of Multi-Peak Frequency Spectrum in a High Power Sub-THz Gyrotron2019

    • 著者名/発表者名
      Teruo Saito, Shunsuke Tanaka, Ryuji Shinbayashi, Yuusuke Yamaguchi, Masafumi Fukunari, Yoshinori Tatematsu, Maria M. Melnikova, and Nikita M. Ryskin
    • 学会等名
      44th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct detection system of EBW by sub-Tera-Hz gyrotron scattering in the QUEST2019

    • 著者名/発表者名
      Shin Kubo, Hiroshi Idei, Teruo Saito, Yoshinori Tatematsu, Daichi Ogata
    • 学会等名
      US-Japan Workshop on RF Heating Physics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Collective Thomson scattering with 77, 154, and 300 GHz sources in LHD2019

    • 著者名/発表者名
      M. Nishiura, K. Tanaka, S. Kubo, T. Saito, N. Kenmochi, H. Nuga, R. Seki, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, T. I. Tsujimura, R. Yanai, Y. Tatematsu, LHD experiment group
    • 学会等名
      Laser Aided Plasma Diagnostics 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 300GHz 帯高出力ジャイロトロンの開発2019

    • 著者名/発表者名
      斉藤輝雄、山口裕資、福成雅史、立松芳典
    • 学会等名
      第28 回(2019 年度)日本赤外線学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 協同トムソン散乱計測における高速イオンの速度空間と計測スペクトルの関係2019

    • 著者名/発表者名
      西浦正樹,釼持尚輝,怒賀秀男,關良輔,久保伸,田中謙治,下妻隆,斉藤輝雄
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第36回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 300 GHz帯高出力ジャイロトロンにおける複数ピーク周波数スペクトルの観測2019

    • 著者名/発表者名
      斉藤輝雄, 田中俊輔, 新林竜志, 山口裕資, 福成雅史, 立松芳典, Maria M. Melnikova, and Nikita M. Ryskin
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第36回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Frequency Stability of a High Power Sub-THz Gyrotron2019

    • 著者名/発表者名
      Teruo Saito, Shunsuke Tanaka, Ryuji Shinbayashi, Yoshinori Tatematsu, Yuusuke Yamaguchi and Masafumi Fukunari
    • 学会等名
      The 7th International Workshop on Far-Infrared Technologies 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LHDにおける協同トムソン散乱計測により 得られた散乱スペクトルの評価2019

    • 著者名/発表者名
      西浦正樹,久保伸,田中謙治,飯澤萌,釼持尚輝,下妻隆,高橋裕己,斉藤輝雄,LHD実験グループ
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 154 GHz Collective Thomson Scattering (CTS) diagnostic for H and D plasmas in LHD2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nishiura, K. Tanaka, S. Kubo, N. Kenmochi, K. Nakamura, T. Shimozuma, T. Saito, D. Moseev, LHD experiment group
    • 学会等名
      22nd Topical Conference on High Temperature Plasma
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Developments for collective Thomson scattering equipment with a sub-THz gyrotron in LHD2018

    • 著者名/発表者名
      T. Saito, Y. Tatematsu, Y. Yamaguchi, M. Fukunari, T. Hirobe, R. Shinbayashi, S. Tanaka, K. Ohkubo, S. Kubo, T. Shimozuma, K. Tanaka and M. Nishiura
    • 学会等名
      20th Joint Workshop on Electron Cyclotron Emission (ECE) and Electron Cyclotron Resonance Heating
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LHDの水素と重水素プラズマにおける協同トムソン散乱計測2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nishiura, K. Tanaka, S. Kubo, N. Kenmochi, K. Nakamura, T. Shimozuma, T. Saito, D. Moseev, LHD experiment group
    • 学会等名
      第12回核融合エネルギー連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Developments of Equipment for Sub-THz Collective Thomson Scattering in LHD2018

    • 著者名/発表者名
      T. Saito, S. Tanaka, R. Shinbayashi, T. Hirobe, Y. Yamaguchi, M. Fukunari, Y. Tatematsu, K. Ohkubo, S. Kubo, T. Shimozuma, K. Tanaka and M. Nishiura
    • 学会等名
      43 International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LHDにおけるサブテラヘルツ帯協同トムソン散乱計測のための機器開発と準備2018

    • 著者名/発表者名
      斉藤輝雄, 田中俊輔, 新林竜志, 山口裕資, 福成雅史, 立松芳典, 大久保邦三 , 久保伸,下妻隆,田中謙治, 西浦正樹
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第35回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] LHD における CTS 計測用 300 GHz 帯ジャイロトロンの発振特性2018

    • 著者名/発表者名
      田中俊輔, 斉藤輝雄,新林竜志, 山口裕資, 福成雅史, 立松芳典, 久保伸,下妻隆, 田中謙治, 西浦正樹
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第35回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] LHDにおける300GHz帯CTS計測用ジャイロトロン出力ビームの整形と3.5インチコルゲート導波管伝送試験2018

    • 著者名/発表者名
      新林竜志, 田中俊輔, 斉藤輝雄, 大久保邦三, 山口裕資, 福成雅史, 立松芳典, 久保伸, 下妻隆, 田中謙治, 西浦正樹
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第35回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Design Consideration and Oscillation Characteristics of High-Power 300 GHz Gyroton2017

    • 著者名/発表者名
      T. Saito, Y. Yamaguchi, M. Fukunari, Y. Tatematsu, T. Hirobe, R. Shinbayashi, S. Tanaka, S. Kubo, T. Shimozuma, K. Tanaka and M. Nishiura
    • 学会等名
      42 International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 154GHz collective Thomson scattering in LHD2017

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, M. Nishiura, S. Kubo, T. Shimozuma, T. Saito, D. Moseev, and I. Abramovic
    • 学会等名
      18th Laser Aided Plasma Diagnostics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 300 GHz帯CTS計測用パルスジャイロトロンの安定発振の確認と発振特性の検討2017

    • 著者名/発表者名
      田中俊輔, 廣部匠, 新林竜志, 福成雅史, 山口裕資, 立松芳典, 斉藤輝雄, 久保伸, 下妻隆, 田中謙治, 西浦正樹
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 300 GHz帯CTS計測用パルスジャイロトロン出力を用いたコルゲート導波管伝送試験Ⅱ2017

    • 著者名/発表者名
      廣部匠,新林竜志,田中俊輔,横山哲士,山口裕資,福成雅史,斉藤輝雄,立松芳典,大久保邦三,久保伸,下妻隆,田中謙治,西浦正樹
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 300 GHz帯CTS計測用パルスジャイロトロン出力を用いたコルゲート導波管伝送試験Ⅲ2017

    • 著者名/発表者名
      新林竜志,廣部匠,田中俊輔,横山哲士,山口裕資,福成雅史,斉藤輝雄,立松芳典,大久保邦三,久保伸,下妻隆,田中謙治,西浦正樹
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 303 GHzミリ波大気放電の電界面と磁界面における構造と電離波面進展速度の電力密度依存性2017

    • 著者名/発表者名
      横山哲士、福成雅史、廣部 匠、新林竜志、田中俊輔、斉藤輝雄、山口裕資、立松芳典
    • 学会等名
      2017年度日本物理学会北陸支部会定例学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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