不純物ペレットを組合わせた高エネルギー粒子測定用ヘリカル漏洩磁場方式分析器の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14580530
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 尾崎 哲 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (50183033)
• 研究分担者: 須藤 滋 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (50142302)
• キーワード: 高エネルギー粒子 / 中性粒子分析器 / ICRF加熱 / 不純物ペレット / 荷電交換 / LHD / ヘリカル / プラズマ

研究概要

本年度は、3つの観点から研究を進めた。まず第一は測定予定位置における漏洩磁場測定である。これには実験中にガウスメーターを用いて各点の磁場強度マップを作成した。測定結果は概ね計算で予想されたものと一致した。第2は測定器の配置の決定である。不純物ペレットとの相対的な位置関係および周辺機器との位置関係から、測定装置には大きな制約がある。現在設置しているダイヤモンド検出器を設置しているポートを利用して配管を設置しその端に測定器を設置するよう設計をすすめた。第3は測定器自身の設計である。不純物ペレットと高エネルギー粒子との荷電交換による中性粒子は、非常に限られた領域に短時間に多大な粒子束を有する。エネルギー領域は目標とするイオンサイクロトロン加熱の場合数10keVから数100keVであるが実際には常に良好なイオン加熱が行なわれるとは限らないので数keVから観測できるようにする必要がある。これらの理由から、チャンネルトロンを検出器と選択した。また空間的な制約から狭い領域でエネルギー分解可能な小型長方形型のチャンネルトロンを用いた。ガスセルの代わりに炭素薄膜を用いてイオン化を行なう。ただこの方式では高エネルギー領域のエネルギー分解が不十分なので現在設置しているダイヤモンド検出器と同時計測を行うと同時に、重なりあうエネルギー領域で相互に較正しながら測定を行う。また並行して測定器自身の較正を負イオン源を用いて行なうため、負イオン源を整備し現在100keVで40nAのHマイナスイオンを得ることができた。

研究成果

• [文献書誌] Tetsuo Ozaki, et al.: "Spatial resolved high-energy particle diagnostic system using time-of-flight neutral particle analyzer in large helical device"Review of Scientific Instruments. 74・3. 1878-1882 (2002)
• [文献書誌] P.Gontcharov, T.Ozaki.et al.: "Development and initial operation of the pellet charge exchange diagnostic on LHD heliotron"Review of Scientific Instruments. 74・3. 1869-1872 (2002)
• [文献書誌] J.Lyon, P.Gontcharov, S.Murakami, T.Ozaki.et al.: "Spatially resolved measurements of energetic neutral particle distributions in the Large Helical Device"Review of Scientific Instruments. 74・3. 1873-1877 (2002)
• [文献書誌] N.Tamura, S.Sudo, et al.: "Local impurity deposition in a magnetic island by means of a tracer-encapsulated solid pellet in the LHD"Japan Soc. Plasma Science and Nuclear Fusion Research. 78. 837-839 (2002)
• [文献書誌] S.Sudo et al.: "Particle transport diagnostics on CHS and LHD with tracer-encapsulated solid pellet injection"Plasma Physics and Controlled Fusion. 44. 129-135 (2002)
• [文献書誌] V.Yu.Sergeev, R.K.Janaev, M.J.Rakvoic, S.Zou, N.Tamura, K.V.Khlopenkov, S.Sudo: "Optimization of CXRS TESPEL diagnostics on LHD in the visible spectral range"Plasma Physics and Controlled Fusion. 44. 277-292 (2002)