ペレット開発とプラズマ計測

2004 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 11210207
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 須藤 滋 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (50142302)
• 研究分担者: 佐藤 国憲 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (70126861) ; 尾崎 哲 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (50183033) ; 田村 直樹 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (80390631)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2004
• キーワード: トレーサー内蔵極低温ペレット / TECPEL / 局所粒子輸送計測 / LHD / 水素固体

研究概要

熱・粒子輸送の局所計測を行うために高性能トレーサー内蔵計測ペレット生成・射出装置の開発を行った。原理はトレーサー内蔵計測ペレットをプラズマ中に入射するとまず外層部がプラズマ中で溶発し、その後内層部がプラズマ中に局所的に供給されることを用いている。常温型では外層部を炭素と水素からなるポリスチレンとして、内層部のトレーサーにはチタンやフッ素などを用いる。これは常温なので取り扱いが容易であるが、外層部からバルクプラズマ中に炭素を持ち込んでしまうので、スペクトル計測の邪魔をする場合がある。そこで、炭素を持ち込まないように外層部が純水素(またはその同位体)である高性能トレーサー内蔵極低温ペレット(Tracer Encapsulated Cryogenic PELlet : TECPEL)生成・射出装置を開発した。He冷凍機内蔵型TECPEL生成装置の開発を行い原理検証実験に成功した。TECPELの生成過程をリアルタイムで観測するとともに、TECPELの射出後の映像をとらえて、トレーサーの存在を確認し、速さも約1km/sであることを観測できた。TECPELの生成過程はトレーサーを移送する中空細線の位置制御や温度やガスの制御など多くのステップを経るものであるが、これらを最適化し全てをコンピュータによる自動制御とした。これらを受けて、遠隔操作を含めた基礎テストにも平成16年度内に成功した。これをまとめて査読付き学術誌に論文投稿して掲載された。平成17年度にTECPELをLHDに設置する作業を実際に進めており、実機に適用できるまでに開発に成功したので本計画の目的は達成された。

研究成果

• [雑誌論文] Tracer-encapsulated pellet injector for plasma diagnostics (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Sudo, I.Viniar, et al.
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 76 ページ: 053507:1-7
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Tracer-encapsulated pellet injector for plasma diagnostics (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Sudo, I.Viniar, A.Lukin, P.Reznichenko, A.Umov
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments Vol.76, 053507 ページ: 1-7
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Optimization of CXRS TESPEL diagnostics on LHD in the visible spectral range (2002)
  • 著者名/発表者名: V.Yu.Sergeev, S.Sudo, et al.
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 44 ページ: 227-297
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Particle transport diagnostics on CHS and LHD with tracer-encapsulated solid pellet injection (2002)
  • 著者名/発表者名: S.Sudo, N.Tamura, et al.
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 44 ページ: 129-135
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Transient Transport Studies for Particle and Heat Using Tracer-encapsulated Solid Pellet Injection in LHD (2002)
  • 著者名/発表者名: N.Tamura, S.Sudo, et al.
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research SERIES 5 ページ: 400-403
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Optimization of CXRS TESPEL diagnostics, on LHD in the visible spectral range (2002)
  • 著者名/発表者名: V.Yu.Sergeev, R.K.Janev, M.J., Rakovic, S.Zou, N.Tamura, K.V., Khlopenkov, S.Sudo
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion Vol.44 ページ: 277-292
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Particle transport diagnostics on CHS and LHD with tracer-encapsulated solid pellet injection (2002)
  • 著者名/発表者名: S.Sudo, N.Tamura, K.Khlopenkov, S.Muto, H.Funaba, I.Viniar, V.Sergeev, K.Sato, K.Ida, K.Kawahata, A.Komori, K.Matsuoka, K.Narihara, S.Okamura, N.Ohyabu, K.Tanaka, 0.Motojima
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion Vol.44 ページ: 129-135
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Transient Transport Studies for Particle and Heat Using Tracer-encapsulated Solid Pellet Injection in LHD (2002)
  • 著者名/発表者名: N.Tamura, K.V.Khlopenkov, V.Yu.Sergeev, B.V.Kuteev, S.Sudo, S.Muto, H.Funaba, S.Inagaki, Y.Nagayama, K.Kawahata, LHD experimental groups I, II
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research SERIES Vol.5 ページ: 400-403
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] H_2-encapsulated impurity pellet injector for plasma diagnostics (2001)
  • 著者名/発表者名: I.Viniar, S.Sudo, et al.
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 72 ページ: 2575-2578
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Pellet injectors developed at the PELIN laboratory for international projects (2001)
  • 著者名/発表者名: I.Viniar, S.Sudo, et al.
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design v.58-59 ページ: 295-299
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] New Particle Transport Diagnostics with Tracer-Encapsulated Solid Pellet (2001)
  • 著者名/発表者名: K.Khlopenkov, S.Sudo
  • 雑誌名: Plasma Phys.Control.Fusion Vol.1, 43 ページ: 1547-1557
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Local Particle Transport Diagnostics in Plasma Edge Using Tracer-encapsulated Solid Pellet Injection (2001)
  • 著者名/発表者名: N.Tamura, K.V.Khlopenkov, S.Sudo, et al.
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research SERIES 4 ページ: 442-446
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] H_2-encapsulated impurity pellet injector for plasma diagnostics (2001)
  • 著者名/発表者名: I.Viniar, S.Sudo, P.Reznichenko, A.Lukin, A.Umov
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 72 ページ: 2575-2578
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Pellet injectors developed at the PELIN laboratory for international projects (2001)
  • 著者名/発表者名: I.Viniar, S.Sudo, A.Geraud, et al.
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design v.58-59 ページ: 295-299
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] New Particle Transport Diagnostics with Tracer-Encapsulated Solid Pellet (2001)
  • 著者名/発表者名: K.Khlopenkov, S.Sudo
  • 雑誌名: Plasma Phys.Control.Fusion Vol. 43 ページ: 1547-1557
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Local Particle Transport Diagnostics in Plasma Edge Using Tracer-encapsulated Solid Pellet Injection (2001)
  • 著者名/発表者名: N.Tamura, K.V.Khlopenkov, S.Sudo, I.Viniar, V.Yu.Sergeev, LHD experimental groups
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research SERIES Vol.4 ページ: 442-446
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Tracer- Encapsulated Pellet Injecor TECPEL- (2000)
  • 著者名/発表者名: I.Viniar, S.Sudo, P.Reznichenko
  • 雑誌名: J.Plasma and Fusion Research SERIES 3 ページ: 449-451
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Tracer- Encapsulated Pellet Injecor TECPEL-2 (2000)
  • 著者名/発表者名: I.Viniar, S.Sudo, P.Reznichenko
  • 雑誌名: J.Plasma and Fusion Research SERIES v.3 ページ: 449-451
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [産業財産権] 融合装置用の固体水素アイソトープシェルを伴う不純物ペレットインジェクター (2001)
  • 発明者名: 須藤 滋, I.Viniar
  • 権利者名: 自然科学研究機構, Pelin inc.(カナダ)
  • 産業財産権番号: 日本国 特願2001-354643
  • 出願年月日: 2001-11-20
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 融合装置用の固体水素アイソトープシェルを伴う不純物ペレットインジェクター (2000)
  • 発明者名: 須藤 滋, I.Viniar
  • 権利者名: 核融合科学研究所長, Pelin inc.(カナダ)
  • 産業財産権番号: ロシア連邦 発明特許 No.2230337
  • 出願年月日: 2000-11-20
  • 取得年月日: 2004-06-10
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より