高速応答カロリメータの開発とプラズマ熱流計測への適用

高速响应热量计的研制及其在等离子体热流测量中的应用

• 批准号: 07680501
• 负责人: 際本 泰士
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07680501/
• 关键词: プラズマ熱流; プラズマ電位; カロリメータ; 赤外線計測; プローブ; 核融合

本研究はプラズマから外部へ流出するエネルギー束を,局所的に時間分解よく,かつ弾力的に計測するためのカロリメータを開発し,実際の熱流制御実験に適用することを課題としている。そのアイデアはプローブ先端部のバイアス電位を可変とし,そこに流入するプラズマエネルギー束を,先端部の温度の赤外線計測により評価しようとするものである。この課題を達成するため,ラングミュアプローブと同サイズのコンパクトなカロリメータプローブを作成した。その構造はつぎのとおりである。プローブの先端は直径8mmのSUS円筒を軸に対して45度で切断し,裏側を黒染にした厚さ0.1mmのSUS薄板を溶接して検出部とする。この薄板の磁場に対する角度を変えて,指定した方向のプラズマ熱流を受ける。この受板の薄さによって表裏間の熱伝導時間を3msec程度に短縮することができた。このプローブ先端部は直径18mmのSUS製シャフトの先端に絶縁して固定されており,外部から挿入位置とバイアス電位の制御が可能である。薄板の裏側には銅・コンスタンタン熱電対を溶接してゆっくりした(基準)温度計測機能を持たせている。一方,同じく薄板の裏側に,赤外線光伝導ロッド(HOYA-SCHOTT社LST-IR-1000mm)を近接して固定し,薄板の温度変化に短時間で追随する赤外線放射を集光する。この赤外光は18mmシャフトの中を通して大気中に導き出し,電子冷却のPbS素子(浜松ホトニクスP4638)で受光・検出する構成とした。赤外線検出出力と温度変化の関係は先述の熱電対計測を参照して対応づけることができる。大気中でプローブ先端を瞬間的に熱して,このプローブの応答をテストすると,赤外線センサー出力波形は5msec以内で応答し,実験時間より長い0.5秒間でザグは許容レベルであった。熱電対の応答も得られていおり,ここまでは予定どおりの成果が得られた。しかし,プラズマ実験では充分な出力レベルが未だ得られていない。これは熱流レベルが低く,赤外線スペクトルが光伝導ロッドの透過波長域(2μm以下)まで充分短くならないことが原因である。そこで,この部分を超鏡面仕上げした銅パイプに取替えて透過波長を伸ばして,赤外光透過効率を最大で100倍に増強すべく改良中である。

This study aims to develop the application of heat flow control in practice by solving the problem of time decomposition, force measurement and heat flow control. The electric potential of the tip of the probe can be changed, and the temperature of the tip can be evaluated by infrared measurement. The problem is solved by setting up a database and setting up a database.その构造はつぎのとおりである。The tip of the SUS tube with a diameter of 8mm is cut at 45 degrees, and the inner side is black and thick. The angle of the magnetic field of the thin plate is changed, and the direction of the heat flow is specified. The heat conduction time between the thin and thin surfaces of the receiver plates is shortened by about 3msec. The diameter of the tip is 18mm, and the tip is fixed. The external tip is inserted into the position and the potential is controlled. On the inside of the thin plate, there is a thermal connection between the copper and the copper. On the other hand, on the inner side of the same thin plate, infrared light transmission equipment (HOYA-SCHOTT LST-IR-1000mm) is closely fixed, and the temperature of the thin plate is changed for a short time. The electron cooled PbS element (P4638) is composed of light receiving and light emitting elements. The relationship between infrared output and temperature change is the same as that of the thermoelectric measurement described above. In the middle of the day, the tip of the infrared ray is heated instantaneously, and the output waveform of the infrared ray is within 5msec, and the completion time is 0.5 seconds. The heat and electricity of the heat and electricity supply system are not stable, but the heat and electricity supply system is stable. In addition, it is not necessary to make full use of the power of the government. The heat flux is low, and the infrared light transmission wavelength range (2μm or less) is sufficiently short. This part of the mirror is on the top of the mirror. The transmission wavelength is extended. The maximum transmission rate of red light is increased by 100 times.

项目成果

I. Katanuma, K. Ishii, Y. Kiwamoto, et al..: "On the Electrostatic Potential Profile Determined from Ion End Loss Spectrum" Japanese Journal of Applied Physics. 34. 350-351 (1995)

I. Katanuma、K. Ishii、Y. Kiwamoto 等人：“根据离子端损失谱确定的静电势分布”，日本应用物理学杂志。

Y. Kiwamoto, Y. Tatematsu, T. Saito, et al.: "Detection of Fusion Neutrons from a Deuterium-Proton Mixed Plasma in the GAMMA 10 Tandem Mirror" Physics of Plasmas. 3. 578-583 (1996)

Y. Kiwamoto、Y. Tatematsu、T. Saito 等人：“在 GAMMA 10 串联镜中检测来自氘-质子混合等离子体的聚变中子”等离子体物理学。

I. Katanuma, Y. Kiwamoti, et al.: "Monotonic Electrostatic Potential Profile around Plug Regin in a Tandem Mirror" Journal of Physical Society of Japan. 64. 3149-3152 (1995)

I. Katanuma、Y. Kiwamoti 等人：“串联镜中插头 Regin 周围的单调静电势分布”，日本物理学会杂志。

Y. Tatematsu, Y. Kiwamoto, T. Saito, et al.: "Contribution of Yushmanov-Trapped Electrons on Thermal Dike" Physics of Plasmas. 3 No. 5. (1996)

Y. Tatematsu、Y. Kiwamoto、T. Saito 等人：“尤什马诺夫俘获电子对热堤的贡献”等离子体物理学。

Y. Yoshimura, T. Saito, Y. Kiwamoto, et al.: "Axial and Radial Potential Distributions in the GAMMA 10 Tandem Mirror" Journal of Physical Society of Japan. 65 No. 4. (1996)

Y. Yoshimura、T. Saito、Y. Kiwamoto 等人：“GAMMA 10 Tandem Mirror 中的轴向和径向电势分布”日本物理学会杂志。