燃焼プラズマのための高空間・高時間分解能LIDARトムソン散乱計測法の研究

燃烧等离子体高空高时间分辨率激光雷达汤姆逊散射测量方法研究

• 批准号: 17044009
• 负责人: 波多江 仰紀
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17044009/
• 关键词: LIDARトムソン散乱; チタンサファイアレーザー; アレキサンドライトレーザー; YAGレーザー; Cr,Nd:YAGセラミックス; ストリークカメラ; GaAsP光電面; 誘導ブリルアン散乱セル

LIDAR(Light Detection and Ranging)トムソン散乱法を用いた核燃焼プラズマの温度・密度の高空間・高時間分解診断システムの検討を行った。測定性能としては、空間分解能1cm程度、測定周期100ms以下、電子温度測定領域100eV〜40keV、密度測定範囲3x10^<19>m^<-3>〜3×10^<20>m^<-3>を目標とした。本研究の結果、次のことを明らかにした。1.計測用高出力・高繰り返し超短パルスレーザー:上記の測定目標を達成するために、波長750nm,パルス幅47ps,エネルギー>7J,繰り返し周波数>10Hzの性能を設定し、これを満たすことのできるレーザーを検討した。その結果、チタンサファイアレーザーまたはアレキサンドライトレーザーが最適なことが分かり、概念設計を行った。また、チタンサファイアレーザー励起用として、Cr,Nd:YAGセラミック媒質を用いたレーザーの実証試験を行い、初期結果として、Nd:YAG結晶の2倍程度のレーザー効率が得られた。2.超高速検出器:ストリークカメラ47ps未満の時間応答と、トムソン散乱に必要なS/N比が得られるストリークカメラの検討を行った。既存のストリークカメラではS/Nの問題が指摘されてきたが、光電面にGaAsPを用いることにより従来の数倍の量子効率が得られることが分かった。3.分光システム:光学的に明るい、干渉フィルター型ポリクロメータ、フーリエ変換分光器の概念設計を行った。4.較正手法:チタンサファイアレーザー(750nm)では、励起用のYAGレーザー光(1064nm,532nm)も散乱計測に利用できる可能性を示し、3波長で計測し測定精度を高め、in-situで相対波長感度を較正する手法を提案した。また、YAGレーザー光のパルス圧縮には、誘導ブリルアン散乱セルを用い数百psのパルスを作ることを示した。

LIDAR (Light Detection and held) ト ム ソ ン を scattered method with い た nuclear fuel 焼 プ ラ ズ マ の の high space, high temperature, density time breakdown diagnosis シ ス テ ム の 検 line for を っ た. Performance to be determined: と て て, spatial decomposition energy to 1cm level, determination period less than 100ms, electron temperature determination range 100 ev to 40keV, density determination range 囲3 ×10^< 19>m^<-3> ~ 3×10^<20>m^<-3>を target: と た た. The <s:1> results of this study are of the following implications: <s:1> とを とを ら ら に た た た. 1. Measuring with higher strength, high Qiao り return し ultrashort パ ル ス レ ー ザ ー : written の determine target を reached す る た め に, wavelength of 750 nm, パ ル ス 47 ps, エ ネ ル ギ ー > 7 j, Qiao り return し cycle for > 10 hz の を set し performance, こ れ を against た す こ と の で き る レ ー ザ ー を beg し 検 た. そ の results, チ タ ン サ フ ァ イ ア レ ー ザ ー ま た は ア レ キ サ ン ド ラ イ ト レ ー ザ ー が optimum な こ と が points か り, concept design を っ た. ま た, チ タ ン サ フ ァ イ ア レ ー ザ ー excitation function と し て, Cr, Nd: YAG セ ラ ミ ッ ク medium を with い た レ ー ザ ー の be certificate test line を い, early results と し て, Nd: YAG crystal の double degree の レ ー ザ ー が sharper rate have ら れ た. 2. The ultra-high-speed 検 extractor: ス ト リ ー ク カ メ ラ 47 ps not against の time 応 answer と, ト ム ソ ン scattered に な S/N ratio が's necessary ら れ る ス ト リ ー ク カ メ ラ の 検 line for を っ た. Existing の ス ト リ ー ク カ メ ラ で は S/N の problem が blame さ れ て き た が, photoelectric に GaAsP を with い る こ と に よ り 従 quantum sharper rate several times to の の が must ら れ る こ と が points か っ た. 3. Spectral シ ス テ ム : optical に Ming る い, dry involved フ ィ ル タ ー type ポ リ ク ロ メ ー タ, フ ー リ エ variations in optical splitter の concept design line を っ た. 4. More is: チ タ ン サ フ ァ イ ア レ ー ザ ー (750 nm) で は, excitation star の YAG レ ー ザ ー light (1064 nm, 532 nm) も scattered measuring に using で き る possibility を し, three wavelength で measuring し high measurement precision を め, the in - situ で phase を wavelength sensitivity calibration seaborne す る technique proposed を し た. ま た, YAG レ ー ザ ー light の パ ル ス 圧 shrinkage に は, induced ブ リ ル ア ン scattered セ ル を with hundreds of ps の い パ ル ス を as る こ と を shown し た.

项目成果

Application of phase conjugate mirrors to Thomson scattering diagnostics in JT-60U and ITER

相位共轭镜在 JT-60U 和 ITER 汤姆逊散射诊断中的应用

• 期刊: Journal of the Korean Physical Society (投稿中)
• 作者: T.Hatae;M.Nakatsuka;H.Yoshida;O.Naito;S.Kitamura;T.Sakuma;T.Hamano
• 通讯作者: T.Hamano

Recent R&D of Thomson scattering diagnostics for JT-60U and ITER

最近的R

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.12th International Symposium on Laser-Aided Plasma Diagnostics
• 作者: T.Hatae;T.Kondoh;O.Naito;M.Nakatsuka;H.Yoshida
• 通讯作者: H.Yoshida