| 研究課題/領域番号 |
09558063
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
飯尾 俊二 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (90272723)
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| 研究分担者 |
寺井 清寿 東芝電力システム社, 電力・産業システム技術開発センタ, 主査(研究職)
筒井 広明 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (20227440)
嶋田 隆一 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (40206181)
高橋 正雄 東芝電力システム社, 電力・産業システム技術開発センタ, 主務(研究職)
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| キーワード | 光ファイバー / ファラデー効果 / 偏光計測 / 周波数偏移ヘテロダイン / 磁場計測 / 電流計測 / 核融合炉 / 半導体レーザー |
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| 研究概要 |
磁場閉じ込め方式による核融合炉において課題となっているプラズマ電流および磁場の長時間計測器として、光ファイバ中のファラデー効果に着目した偏光計の開発を行った。周波数偏移ヘテロダイン方式磁場計測器において、縦横ともに単一モードの半導体レーザーを光源とし、光アイソレータを導入することにより位相計測の安定度が大幅に向上した。位相の標準偏差は、ロックインアンプの時定数10ミリ秒で0.06度、時定数1秒で0.02度である。ビート信号のデジタル処理にcomplex demodulationを用い、さらに数値フィルターを通すことにより、最大で位相分解能を0.01度まで高められることが分かった。
テルビウムを限界まで含有させた常磁性ガラスと、反磁性を示すセレン化亜鉛を局所磁場計測素子の候補とし、それらのベルデ定数と温度特性の評価を行った。常磁性ガラスの温度特性はキュリーの法則によく一致し、ベルデ定数が絶対温度に反比例することを確かめた。そのため、室温付近での温度変化1度に対してベルデ定数が0.4%程変化するので、磁場計測の際には温度による較正が必要である。一方、セレン化亜鉛は、25〜50℃の温度変化に対してベルデ定数の変化は観測されなかった。25℃での常磁性ガラスのベルデ定数は、セレン化亜鉛の約1.4と評価されたので、磁場分解能の点では常磁性ガラスの方が若干優れている。
センサーの長さを40mmとした場合の磁場分解能としては、数時間レベルの計測において1ガウス程度(位相分解能0.03度)の計測が可能であることが明らかになった。しかし、円偏光の楕円化により絶対値の誤差が生じていることが確認されており、楕円偏光の詳しい評価と光学系の改善による楕円化の抑制が課題である。
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