核燃焼プラズマ中の損失アルファ粒子計測のためのイメージング・ボロメータ開発

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16082207
• 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: ピーターソン B. J. 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 准教授 (00280595)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2008
• キーワード: ボロメータ / 損失アルファ粒子 / 赤外線イメージング / ITER / LHD / プラズマ計測 / JT-60U

研究概要

5年間の科学研究費補助金交付期間に、我々は以下に示す7つの主要な成果を挙げた :
(1) JT-60UのDD中性子環境下でイメージングボロメータの試験を成功裏に実施した。具体的には、赤外ペリスコープと遮蔽構造を用いることで、高中性子束・強磁場環境からDT核融合炉の生体遮蔽装置外側に近いレベルへと赤外線信号を取り出すことができた。
(2) 2種類の損失アルファ粒子計測器の試作品について、東北大学高速中性子実験室で試験を行った。1つは1チャンネルの赤外検出器と1枚の減速薄膜から成るもの、もう1つは多層膜の熱検出器とイメージングボロメータを用いたものである。
(3) イメージングボロメータ薄膜と赤外カメラのための較正法を開発した。
(4) 高温運転によるイメージングボロメータの高感度化を実証した。
(5) 金、プラチナ、タンタルといった様々な薄膜について詳細に調べた。
(6) 二層薄膜とその製作技術を開発し、特許を申請した。
(7) トカマクにおける接線視線をもつイメージングボロメータに対する二次元トモグラフィー法を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Development of Imaging Bolometers for Magnetic Fusion Reactors (invited) (2008)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum. 79 10E301 ページ: 6
• [雑誌論文] Special Issue on Plasma Diagnostics for Magnetic Fusion Research Chapter 7 : Tomography diagnostics : Bolometery and Soft X-ray Detection (2008)
  • 著者名/発表者名: L. C. Ingesson, B. Alper, B. J. Peterson, J. C. Valet
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 53(2) ページ: 528-576
• [雑誌論文] Research and development of imaging bolometers (2007)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 2 S1018 ページ: 1-4
• [雑誌論文] Infrared Imaging Video Bolometer with a double layer absorbing foil (2007)
  • 著者名/発表者名: I. V. Miroshnikov A. Yu. Kostryukov, B. J. Peterson
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 2 S1052 ページ: 1-5
• [雑誌論文] Spatial variation of the foil parameters from in-situ calibration of the JT-60U imaging bolometer (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Parchamy, B. J. Peterson et al.
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 2 S1116 ページ: 1-4
• [雑誌論文] Application of tomographic imaging to multi-pixel bolometric measurements (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Liu, N. Tamura, B. J. Peterson et al.
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 2 S1124 ページ: 1-4
• [雑誌論文] Observation of divertor and core radiation in JT-60U by means of bolometric imaging (2007)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 雑誌名: J. Nucl. Mater. 363-365 ページ: 412-415
• [雑誌論文] Progress in the ITER Physics Basis, Chapter 7 : Diagnostics (2007)
  • 著者名/発表者名: A. J. H. Donne A. E. Costley, R. Barnsley, H. Bindslev, R. Boivin G. Conway, R. Fisher, R. Giannella, H. Hartfuss, M. G. von Hellermann, E. Hodgson, L. C. Ingesson, K. Itami, D. Johnson, Y. Kawano, T. Kondoh, A. Krasilnikov, F. Orsitto, B. J. Peterson
  • 雑誌名: Nucl. Fusion 47(6) ページ: S337-S384
• [雑誌論文] Detailed In-situ Laser Calibration of the Infrared Imaging Video Bolometer for the JT-60U Tokamak (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Parchamy, B. J. Peterson, et al.
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum. 77 10E515 ページ: 4
• [雑誌論文] Application of Tomographic imaging to photodiode arrays in LHD (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Liu, N. Tamura, B. J. Peterson, N. Iwama, and LHD Experimental Group
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum. 77 10F501 ページ: 3
• [雑誌論文] Characteristics of Radiating Collapse at the Density Limit in the Large Helical Device (2006)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson, et al.
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 1 45 ページ: 9
• [学会発表] Comparison of Au and Pt foils for an imaging bolometer (2008)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 18th International Toki Conference
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] Advantages of High Temperature Operation of an Imaging Bolometer (2008)
  • 著者名/発表者名: E. A. Drapiko, B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: International Conference on Plasma Physics 2008
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2008-09-11
• [学会発表] Development of Imaging Bolometers for Magnetic Fusion Reactors (invited) (2008)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 17th High Temperature Plasma Diagnostics Conference
  • 発表場所: Albuquerque, New Mexico, USA
  • 年月日: 2008-05-12
• [学会発表] Recent progress in development of imaging bolometers at NIFS and JAEA (2008)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 14th Meeting of ITPA Topical Group on Diagnostics
  • 発表場所: Lausanne, Switzerland
  • 年月日: 2008-04-16
• [学会発表] Development of Imaging Bolometers for 3-D Tomography of Radiation from LHD (2007)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 17th International Toki Conference
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 2007-10-16
• [学会発表] Comparison of the Au and Ta foil parameters from laser calibration of imaging bolometer foil (LHD&JT-60U) (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Parchamy, B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 17th International Toki Conference
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 2007-10-16
• [学会発表] Comparison of the Au and Ta foil parameters from laser calibration of imaging bolometer foils (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Parchamy, B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: Fusion Engineering
  • 発表場所: Albuquerque, New Mexico, USA
  • 年月日: 2007-06-20
• [学会発表] Design of an imaging bolometer upgrade for JT-60U (2007)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 22nd Symposium on Fusion Engineering
  • 発表場所: Albuquerque, New Mexico, USA
  • 年月日: 2007-06-20
• [学会発表] Imaging Bolometers for Steady State Fusion Experiments (2007)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 5th IAEA TCM on Steady State Operation
  • 発表場所: Daejeon, Rep. Korea
  • 年月日: 2007-05-15
• [学会発表] Research and development of imaging bolometers (2006)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 16th International Toki Conference
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 20061200
• [学会発表] Infrared Imaging Video Bolometer with a double layer absorbing foil (2006)
  • 著者名/発表者名: I. V. Miroshnikov A. Yu. Kostryukov, B. J. Peterson
  • 学会等名: 16th International Toki Conference
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 20061200
• [学会発表] Spatial variation of the foil parameters from in-situ calibration of the JT-60U imaging bolometer (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Parchamy, B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 16th International Toki Conference
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 20061200
• [学会発表] Application of tomographic imaging to multi-pixel bolometric measurements (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Liu, N. Tamura, B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 16th International Toki Conference
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 20061200
• [学会発表] Recent progress in imaging bolometer R&D and future plans (2006)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 11th ITPA Diagnostics Meeting
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20061000
• [学会発表] Observation of divertor and core radiation in JT-60U by means of bolometric imaging (2006)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 17th International Conference on Plasma Surface Interactions
  • 発表場所: Hefei, China
  • 年月日: 20060500
• [学会発表] Detailed In-situ Laser Calibration of the Infrared Imaging Video Bolometer for the JT-60U Tokamak (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Parchamy, B. J. Peterson, et al.
  • 学会等名: 16th High Temperature Plasma Diagnostics Conference
  • 発表場所: Williamsburg, VA, USA
  • 年月日: 20060500
• [学会発表] Lost alpha diagnostic based on an imaging bolometer and a multi-foil thermal detector (2005)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 9th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles
  • 発表場所: Takayama, Japan
  • 年月日: 20051100
• [学会発表] Imaging bolometer development for application to fusion reactor diagnostics (2005)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 47th meeting of the American Physical Society Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Denver, USA
  • 年月日: 20051000
• [学会発表] Radiated Power Profile Observed by a Tangentially Viewing IR Imaging Bolometer in JT-60U Tokamak (2005)
  • 著者名/発表者名: S. Konoshima, B.J. Peterson et al.
  • 学会等名: 32th EPS Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics
  • 発表場所: Tarragona, Spain
  • 年月日: 20050600
• [学会発表] Lost alpha particle Diagnostic using Imaging Bolometers and Multi-foil Thermal Detectors (2005)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 8th ITPA Diagnostics Meeting
  • 発表場所: Culham, UK
  • 年月日: 20050300
• [学会発表] Density Limit Studies in LHD (2004)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 20th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Vilamoura, Portugal
  • 年月日: 20041100
• [学会発表] Imaging Bolometery (2004)
  • 著者名/発表者名: B. J. Peterson et al.
  • 学会等名: 2nd Japan/Korea Seminar on Advanced Diagnositcs fo Steady state Fusion Plasma
  • 発表場所: Daejeon, Rep. Korea
  • 年月日: 20040800
• [産業財産権] 赤外線イメージングビデオボロメタ、ビデオボロメータ用金属薄膜体及びフレーム部材 (2007)
  • 発明者名: B. J PETERSON
  • 権利者名: 自然科学研究機構
  • 産業財産権番号: 特願 2007-045711
  • 出願年月日: 2007-03-12