反射計イメージングによるプラズマ揺動の可視化に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11680495
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 間瀬 淳 九州大学, 先端科学技術共同研究センター, 教授 (00023325)
• 研究分担者: 板倉 昭慶 筑波大学, 物理学系, 講師 (80015544)
• キーワード: プラズマ計測 / ミリ波 / 撮像装置 / 揺動解析 / プラズマ閉じ込め

研究概要

1.筑波大学ガンマ10装置で稼働中のミリ波二次元イメージング(撮像)装置の高信頼化を図り,ヘテロダイン干渉計としての位相イメージング,ヘテロダイン受信機としてのECEイメージングの同一ショットでの測定が常時可能となった。これは,反射計イメージング測定の基礎となるものである。
2.反射波信号のイメージング測定のためミリ波の幅広い帯域で動作する検出器アレイが重要となる。アンテナ,ショットキーバリアダイオード,中間周波数アンプが一体化したモノリシック検出器の設計・製作を企業研究機関との協力で推進した。ヘテロダイン応答テストが70-140GHzの領域で行われ,中間周波数1-10GHzの広帯域特性を確認した。これは,従来使用していたハイブリッド検出器と比較して,約1桁の向上となる。現在幾度かの検出器パターン検討により多チャンネル化の見通しが得られている。
3.平成12年度より,ミリ波イメージング装置を核融合科学研究所大型ヘリカル装置(LHD)に適用するべく,回転楕円鏡および平面ミラーから構成される準光学結像系を設計・製作した。設計には光線追跡計算が利用されている。エアリーパターンの測定にも成功し,理論値に良く一致する収差の少ない光学系が実現していることを証明した。
4.LHDでは電子サイクロトロン(ECE)イメージングと反射計イメージングを同時に稼働させることを目標とし,反射計入力を光学系に同軸に導入するための,ダイクロイック・ビームスプリッターの設計を行い,現在製作中である。
5.揺動信号の画像解析のための,データ収集,データ解析ソフトの検討を行った。

研究成果

• [文献書誌] S.Kobayashi,Y.Nakashima,et al.: "Neutral Particle Transport under Strong Hydrogen Recycling Condition in the GAMMA 10 Central Cell"Journal of Nuclear Materials. 266-269. 566-570 (1999)
• [文献書誌] M.Yoshikawa,K.Ikeda,et al.: "Calibration of Time-and Space-Resolving Vacuum, Ultraviolet Spectrograph for Plasma Diagnostics in the Tandem Mirror GAMMA 10"Japanese Journal of Applied Physics. 38・3A. 202-204 (1999)
• [文献書誌] K.Yatsu,T.Cho,et al.: "Improvement and Longer Operation of Potential Confinement in the GAMMA 10 Tandem Mirror"Proceedings of the 26th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics. 23J. 461-464 (1999)
• [文献書誌] H.Negishi,A.Mase,et al.: "A Fully Monolithic Millimeter-Wave Detector for Plasma Diagnostics"Conference Digest of the 24th International Conference on Infrared and Millimeter Waves. TU-D2-2 (1999)
• [文献書誌] H.Hojo,H.Negishi,Y.Kurosawa A.Mase: "Ultrashort-Pulse Reflectometry for Off-Center Plasmas"Conference Digest of the 24th International Conference on Infrared and Millimeter Waves. TU-D3-2 (1999)
• [文献書誌] H.Hojo,M.Nakamura,et al.: "Effects of Alfven Ion Cyclotron Modes on Tandem Mirror Energy Transport"Journal of Plasma and Fusion Research. 75・9. 1089-1094 (1999)
• [文献書誌] A.Mase,H.Negishi,et al.: "Millimeter Wave Reflectometry and Imaging"Proceedings of the 9th International Symposium on Laser-Aided Plasma Diagnostics. 255-260 (1999)
• [文献書誌] K.Ishii,T,Goto,et al.: "Observation of Gentle Hump Structure on Energy Distribution Function of End-Loss Ions in the rf-Driven Tandem Mirror"Physical Review Letters. 83・17. 3438-3441 (1999)
• [文献書誌] Y.Nakashima,K.Yatsu,et al.: "Plasma Confinement and Behavior of Plasmas in the Minimum-B Region of the GAMMA 10 Tandem Mirror"Journal of Plasma and Fusion Research. 75・10. 1211-1218 (1999)
• [文献書誌] L.G.Bruskin,A.Mase,Y.Yagi,T.Tamano: "Application of Orthogonal Wavelet Decomposition to Plasma Fluctuation Study"Japanese Journal of Applied Physics. 38・11B. L1345-L1347 (1999)
• [文献書誌] K.Yatsu,L.G.Bruskin,et al.: "Plasma Confinement in the GAMMA 10 Tandem Mirror"Nuclear Fusion. 39・11Y. 1707-1712 (1999)
• [文献書誌] M.Ichimura,H.Hojo,et al.: "Characteristics of Hot Ions with a Strong RF Heating in the GAMMA 10 Tandem Mirror"Nuclear Fusion. 39・11Y. 1995-1999 (1999)
• [文献書誌] K.Yatsu,T.Cho,et al.: "Potential Control for Improvement of Confinement in the GAMMA 10 Tandem Mirror"Czechoslovak Journal of Physics. 49・S83. 155-165 (1999)
• [文献書誌] A.Mase,H.Negishi,et al.: "ECE Imaging Work on GAMMA 10 and LHD"Fusion Engineering and Design. (発表予定).
• [文献書誌] T.Saito,Y.Tatematsu,et al.: "Axi-Symmetrization of Radiation Pattern and Two Wave Heating of Fundamental ECRH in GAMMA 10"Fusion Engineering and Design. (発表予定).
• [文献書誌] プラズマ・核融合学会編: "プラズマ生成と診断-応用への道-"コロナ社(出版予定).