ＬＨＤにおける３次元輻射計測手法の開発および放射崩壊現象に関する研究

本年度は昨年度に開発した赤外線イメージングビデオボロメータ(IRVB)を用いた3次元トモグラフィー計測の改良およびそれについての成果発表を行った。昨年度の研究では3次元のプラズマ輻射分布を視野で積分したIRVB画像から、逆問題の標準線形解法を用いて3次元のプラズマ輻射分布を再現する輻射の3次元トモグラフィー計測開発を行った。しかし、3次元の解空間に対するIRVB画像のデータ数の不足及び、計測器設置位置の制限から来るプラズマを見込む角の制限から、再構成された3次元プラズマ輻射分布に誤差を生じていた。本年度はTikhonovの正則化に先験情報として参照画像を加え拡張し、最構成結果の改善を試みた。拡張したトモグラフィー手法ではプラズマの形状が楕円管状であるという知見を基に、3次元の楕円管関数モデルを再構成毎にIRVB画像に対してフィッティングを行うことで関数モデルから参照画像を作成し、これを先験情報として使用した。このようにIRVB画像に対してフィッティングを行うことにより、同じ関数モデルを用いて時間変化するプラズマを計測する際などの計測対象の変化に対応した参照画像を作成することが可能となった。この参照画像を用いた手法の拡張により、既知の3次元輻射分布を用いた再構成のシミュレーションでは再構成誤差を1割程度低減することに成功した。また、実験データを用いた再構成では全体に散っていたアーティファクト状の構造が低減することで物理的に理解しやすい再構成像を得ることを可能とした。このことから先験情報で拡張したトモグラフィー手法によって3次元トモグラフィー計測が定量的にも定性的にも改善することを確認した。また、この改善した3次元トモグラフィー計測を放射崩壊計測に適用することで、放射崩壊時のトーラス内側輻射の増大を定量的に確認し、その輻射増大にトロイダル方向の異方性があることを突き止めた。

本年度は昨年度に開発した赤外線イメージングビデオボロメータ(IRVB)を用いた3次元トモグラフィー計測の改良およびそれについての成果発表を行った。昨年度の研究では3次元のプラズマ輻射分布を視野で積分したIRVB画像から、逆問題の標準線形解法を用いて3次元のプラズマ輻射分布を再現する輻射の3次元トモグラフィー計測開発を行った。しかし、3次元の解空間に対するIRVB画像のデータ数の不足及び、計測器設置位置の制限から来るプラズマを見込む角の制限から、再構成された3次元プラズマ輻射分布に誤差を生じていた。本年度はTikhonovの正則化に先験情報として参照画像を加え拡張し、最構成結果の改善を試みた。拡張したトモグラフィー手法ではプラズマの形状が楕円管状であるという知見を基に、3次元の楕円管関数モデルを再構成毎にIRVB画像に対してフィッティングを行うことで関数モデルから参照画像を作成し、これを先験情報として使用した。このようにIRVB画像に対してフィッティングを行うことにより、同じ関数モデルを用いて時間変化するプラズマを計測する際などの計測対象の変化に対応した参照画像を作成することが可能となった。この参照画像を用いた手法の拡張により、既知の3次元輻射分布を用いた再構成のシミュレーションでは再構成誤差を1割程度低減することに成功した。また、実験データを用いた再構成では全体に散っていたアーティファクト状の構造が低減することで物理的に理解しやすい再構成像を得ることを可能とした。このことから先験情報で拡張したトモグラフィー手法によって3次元トモグラフィー計測が定量的にも定性的にも改善することを確認した。また、この改善した3次元トモグラフィー計測を放射崩壊計測に適用することで、放射崩壊時のトーラス内側輻射の増大を定量的に確認し、その輻射増大にトロイダル方向の異方性があることを突き止めた。