核燃焼プラズマのための先進的ミリ波診断法の開発

先进毫米波核燃烧等离子体诊断方法的开发

• 批准号: 16082205
• 负责人: 間瀬 淳
• 金额: $ 20.16万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16082205/
• 关键词: 燃焼プラズマ; プラズマ診断; マイクロ波・ミリ波; 電子デバイス; イメージング; 磁場閉じ込め装置; 揺動計測; シミュレーション; シミレーション; 二・三次元分布; 揺動輸送; アルファ粒子

1.ミリ波先進計測システム要素技術の最適化:1)フッ素樹脂フィルムに放射線グラフト重合処理を施すことにより、銅箔との付着力を向上させると共に、基板上導体パターンの形成にエレクトロ・ファイン・フォーミングの技術を適用し、従来のエッチング方式では困難であったミリ波デバイス(準光学ノッチフィルタ、アレイアンテナ)の製作を実現した。2)新方式ヘテロダイン受信回路の最適化を進めた。マイクロ波低損失アンプ、マルチプレクサ、バンドパスフィルタ、高感度ディテクタが基板上に一体化した受信回路を完成した。本回路が、電子サイクロトロン放射(ECE)装置、ECEイメージング装置などに適用できることを、LHDプラズマで実証した。3)次世代マイクロ波イメージング装置に不可欠なビーム制御デバイスの開発を進め、周波数20-40GHzにおいて±20度のビーム偏向、さらにビームの発散および集光も可能なことを検証した。2.ミリ波先進計測システムの大型磁場閉じ込め装置への適用実験:1)LHD反射計イメージング実験において、結像光学系の遠隔操作により、反射面と入射ビームの整合性を高め、密度揺動成分の観測に初めて成功した。揺動信号のモード数および周波数スペクトルが磁気プローブ信号と対応しており、高速イオンに起因した巨視的不安定性であることが示された。2)超高速ネットワーク(S-NET)を利用した遠隔制御によりLHD超短パルス反射計装置を稼動させ、カットオフ周波数18-40GHzに対応する密度分布(0.4-2×lO^<19>cm^<-3>)を定常的に得ることができた。有限差分時間領域法を用いた計算機シミュレーションと実験を比較することにより、本研究グループが開発した分布再構成法の信頼性を確認した。3)本研究で開発・製作した先進計測デバイスは、日米協力、日韓協力などの国際共同研究によりTEXTOR(ドイツ)装置には既に適用され、KSTAR(韓国)DIII-D装置(米国)にも適用するべく準備されている。3.ミリ波診断シミュレーション(ドップラー反射計模擬シミュレーション):1)プラズマ揺動を想定したリップルを有する動く金属ターゲッートにミリ波を斜め入射して,ブラッグ共鳴を満たす反射波の周波数のドップラーシフトを解析して,ドップラーシフト量がターゲットの速さに比例することを確かめた。2)リップルが小さい内は反射波信号の大きさはリップルの振幅に比例するが,リップルが大きくなるとミリ波の多重散乱が起きて,反射波信号が複雑化かつ飽和することが明らかになった。

1. Optimization of advanced measurement technology elements:1) The preparation of resin, copper foil and conductive material on substrate is carried out in accordance with the application of radiation overlap treatment, copper foil and stress, and the formation of conductive material on substrate is carried out in accordance with the application of radiation overlap treatment technology and the difficulty of radiation overlap treatment (quasi-optical overlap treatment). 2)New ways to optimize the reception loop Low loss, high sensitivity, integrated signal receiving loop on the substrate This circuit is suitable for electronic emission (ECE) devices and LHD devices. 3)The next generation of microwave equipment can not be controlled by the development of microwave equipment, the frequency of 20-40GHz, the deviation of ±20 degrees, the emission of microwave equipment and the possibility of light collection. 2. Application of large-scale magnetic field isolation device for three-dimensional wave advanced measurement system:1)LHD reflectometer, optical system, remote operation, reflection surface and incident optical system, high integration, density dynamic component initial measurement success. The number of active signals and the number of cycles are the main reasons for the instability of magnetic signals and high speed signals. 2)Ultra-high-speed transmission (S-NET) uses remote control, LHD ultra-short-range reflectometer devices, and frequency distribution (0.4-2× 10 ^ cm^ ) for frequency range 18-40GHz<19><-3>. The reliability of finite difference time domain reconstruction method is confirmed by comparing the results of finite difference time domain reconstruction method with those of finite difference time domain reconstruction method. 3) This study was developed and produced in preparation for the application of the TEXTOR(Germany) device and the KSTAR(South Korea)DIII-D device (United States) to international joint research projects involving Japan, South Korea and Japan. 3. Wave diagnosis:1) Dynamic state, dynamic state, dynamic state, metal state, oblique incident state, resonance state, reflected wave frequency, dynamic state, metal state, oblique incident state, resonance state, reflected wave frequency, dynamic state, dynamic state, metal state, oblique incident state, resonance state, reflected wave frequency, dynamic state, dynamic state, metal state, oblique incident state, resonance state, reflected wave frequency, dynamic state, reflected wave frequency, dynamic state, dynamic state, dynamic state, 2) The amplitude ratio of the reflected wave signal in the small range is small, and the amplitude ratio of the reflected wave signal in the small range is large. The multiple scattering of the reflected wave signal is large, and the reflected wave signal is complex, saturated, and bright.

项目成果

Wide Bandwidth Mixer Array Development in Millimeter Wave lmaging Systems for Plasma Diagnostics

用于等离子体诊断的毫米波成像系统的宽带宽混频器阵列开发

• 发表时间: 2007
• 期刊: Conferce Digest of the 32nd IRMMW and 15th THZ Electronics Conference
• 作者: Z.;Shen・N.;Ito・Z.;Xia・C. W.;Domier・A.;Mase・N. C.;Luhmann
• 通讯作者: Luhmann

Development of Ultrashort-Pulse Reflectometry for Large Helical Device

大型螺旋装置超短脉冲反射仪的研制

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of the 9th Cross Straits Symposium on Materials, Energy and Environmental Engineering
• 作者: Y.;Yokota・A.;Mase・Y.;Kogi・L.;Bruskin
• 通讯作者: Bruskin

プラズマ燃焼実験のための先進計測、3.1高性能マイクロ波計測

等离子体燃烧实验的先进测量，3.1高性能微波测量

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Plasma and Fusion Research 83
• 作者: 間瀬 淳、近木祐一郎、伊藤直樹;他
• 通讯作者: 他

Progress in Microwave Diagnostics and Physics Issues in Magnetically Confined Plasmas

磁约束等离子体微波诊断和物理问题的进展

• 发表时间: 2007
• 期刊: Transactions of Fusion Science and Technology. 51・2T
• 作者: A.Mase;Y.Kogi et al.
• 通讯作者: Y.Kogi et al.

Method of Electron Density Measurement by Fabry-Perot Interferometry

法布里-珀罗干涉测量电子密度的方法

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc. Joint 30th Int. Conf. on Infrared and Millimeter Waves and 13th Int. Conf. on Terahertz Electronics
• 作者: H.Hojo;A.Mase
• 通讯作者: A.Mase