長谷川 真

2021 - 2022 QUESTにおける真空容器電流を考慮したプラズマ垂直位置制御法の開発

2020 - 2022 トカマクプラズマの長時間維持を目指した総合的なプラズマの同定と制御手法の確立

2020 - 2021 QUSTにおける長期間データ用データサーバおよび解析サーバの構築

2019 - 2021 高速応答かつ定常計測が可能な磁気計測手法の開発とプラズマ平衡の同定

2019 - 2020 制御システムのネットワーク化およびソフトウェア化による高効率実験環境の構築

2018 - 2020 大型設備を安定動作させる分散型スマートシステムの構築

2018 - 2019 QUESTにおける高温壁下の粒子循環制御と高電力非誘導電流駆動

2018 - 2019 制御システムのネットワーク化およびソフトウェア化による高効率実験環境の構築

2017 - 2019 分散型システムによるプラズマ統合制御のためのスマートシステムの構築

2017 - 2018 制御システムのネットワーク化およびソフトウェア化による高効率実験環境の構築

2017 - 2018 QUESTにおける高温壁下の粒子循環制御と高電力非誘導電流駆動

2016 - 2018 分散型制御システムによるファジー制御を用いたプラズマの統合制御手法の開発

2016 - 2017 プラズマ制御の分散システムを高性能化する高速データ共有の開発と実装/QUEST装置におけるプラズマ制御では、コイル電流値の制御や加熱パワーの制御、燃料供給の制御など、制御対象は多岐にわたるため、充分な処理能力をもった制御システムである必要がある。これまでは、リフレクティブメモリを用いて複数のシステム間でデータを共有して、分散システムを構成することで処理能力を高めることを試みている。一方、リアルタイム性が求められるプラズマ制御システムは、一度に大量にデータの共有(転送)を行うのではなくて、制御システムの動作

2016 - 2017 QUESTにおける高温壁下の粒子循環制御と高電力非誘導電流駆動

2016 - 2017 プラズマ制御の分散システムを高性能化する高速データ共有の開発と実装

2015 - 2017 分散型プラズマ統合制御システムによるファジー制御を用いた定常維持手法の研究

2015 - 2017 2種類の磁気センサーを併用したプラズマ位置及び形状の定常同定とその制御

2015 - 2016 QUESTにおけるCHIを利用したプラズマ合体燃料供給法の制御実験

2015 - 2016 プラズマ定常維持のための密度制御システムの開発

2015 - 2016 QUESTの長時間プラズマにおける磁気計測及びプラズマ制御研究

2015 - 2016 QUESTにおけるCHIを用いたソレノイドなしのプラズマ電流立ち上げ

2015 - 2016 バルク電子の高速捕集に対するプラズマからの電子補給の時間応答に関する研究:バイアス電極開発

2015 - 2016 先進的トムソン散乱計測システムの開発

2015 - 2016 高速カメラを主体とした周辺乱流計測と乱流物理の解明-ST装置QUESTでの乱流計測

2015 - 2016 28GHz大電力・定常ジャイロトロンシステムを用いた電子サイクロトロン高密度プラズマ加熱連携研究

2015 - 2016 QUESTにおける高温壁下の粒子循環制御と高電力非誘導電流駆動

2015 - 2016 プラズマ定常維持のための密度制御システムの開発/現在までに、QUEST装置では10分を優に超える放電を達成しているが、その際の燃料供給方法として、密度信号の代替としてHa信号を参照しながら水素を供給するというものであり、直接的に密度信号を参照してないため厳密な意味での密度制御ではない。そこで、干渉計の信号をリアルタイムに解析してプラズマ密度を算出して、その密度信号を参照して燃料を供給するシステムを開発し、プラズマ定常維持のための密度制御を行うことを目的とする。

2015 - 2016 QUESTにおけるダイバータプラズマ断面の再構成高精度化と実時間表示

2014 - 2016 分散型プラズマ統合制御システムによるプラズマ定常維持手法の開発

2014 - 2015 双方向プレゼンス投影と制御室視野を考慮した高い臨場感をもつ遠隔実験参加システムの研究/ 従来から遠隔実験に用いられてきたビデオ会議システムや監視カメラは、注意の対象である相手(人・物)を写すという要素が強く、制御室風景の投影=臨場感の演出、には必ずしもそぐわなかった。本研究では、注意の主対象である実験データアクセス画面の後面、「デスクトップ背景」に実験室風景をリアルタイム投影すると共に、そのスクリーンサイズを人間の有効視野角に最適化することで、視覚的ストレスなく実験風景に没入できるコンパクトな遠隔実験参加システムのアイデアを提案している。これは従来にない新たな技法となる。 本研究の成果は、国内外の遠隔共同実験が求める「高い臨場感」を実現し、GAMMA10、LHD、QUEST のみならず、ITER 等の遠隔実験システムにも大きく貢献すると期待される。

2014 - 2015 FPGAを利用した高速平衡計算コードの開発/トカマク装置において高性能プラズマを定常維持するためには、プラズマの位置形状をリアルタイムに同定を行い、その制御を行うことが望ましい。従来のQUEST装置では、RealTime-OSを利用したリアルタイム平衡計算コードを用いてプラズマ位置形状の同定を行っている。その仕様は、ポロイダル断面R1.5m以下,z-1.2m以上1.2m以下の範囲内を各々50mmピッチとする30 times 48のメッシュ粗さの時に、2msec以内で1回の計算を行うものである。一方、制御という観点でいえば、QUEST装置における渦電流効果の時定数が数ミリ秒であり、1回の計算に要する時間は、これより充分短いことが望ましい。そこで本研究では、この数値計算をFPGA (Field-Programmable Gate Array)上で行い、リアルタイム平衡計算コードの更なる高速化を目指す。

2014 - 2015 先進的トムソン散乱計測システムの開発

2014 - 2015 QUESTにおける定常非誘導電流駆動と高温壁下の粒子循環研究

2014 - 2015 高速カメラを主体とした周辺乱流計測と乱流物理の解明-ST装置QUESTでの乱流計測-

2014 - 2015 QUESTにおける光ファイバーを用いた真空容器電流計測器の開発

2014 - 2015 QUESTにおけるCHIを用いたソレノイドなしのプラズマ電流立ち上げ

2014 - 2015 プラズマ対向壁の水冷化によるパワーバランス測定と定常化研究

2014 - 2015 28GHz大電力・定常ジャイロトロンシステムを用いた電子サイクロトロン高密度プラズマ加熱連携研究

2014 - 2015 QUESTにおける外側ダイバータ配位でのオーミック,RFパワー重畳による電流立ち上げ実験

2014 - 2015 QUESTにおけるダイバータプラズマ断面の再構成高精度化と実時間表示

2014 - 2015 QUESTの長時間プラズマにおける磁気計測及びプラズマ制御研究

2013 - 2014 10GビットSINET4による核融合バーチャルラボラトリ遠隔データ収集およびアクセスの高度化/ (前年度の継続) 実験条件を依頼する形態での遠隔実験参加は、既に多くの核融合実験において実用化されている。しかし、本研究がめざす高速〈1~10ギガビット級)伝送をベースにした全計測データの遠隔共有・公開は、世界的にも例がなく、複数実験サイトをシームレスに統合する実験データシステム「核融合バーチャルラボラトリ」という新たな実験環境を成立させうる。今後は、データ管理・取出しサービスの一元化やシステム運用の省力化もさることながら、次世代実験で求められる「臨場感ある」遠隔参加環境を実現すべく、QUEST実験を題材に、高精細動画のリアルタイム配信など臨場感の更なる具現化を図る。

2013 - 2014 QUEST制御システムの分散化による高性能化とその実証 / QUESTの制御用のコントローラはNI社製1.73GHz Intel Core i7-820クアッドコアを採用している。現状は、4つのCoreをほぼ全て使用しており、これ以上の高速化・高精度化は難しい(Coreの使用内訳、主制御ループ:コア1つ弱、AIOボードとのデータ授受:1つ強、プラズマ画像解析:1つ、磁気面解析:1つ)。また、本制御システムでは、他機器との電気信号の送受は全て電気絶縁され、周回電圧等の信号も電気絶縁される。磁気フラックスは本システム内で数値積分されるが、その際の絶縁アンプで生じるoffset電圧は、大きなドリフトを生じさせうる。 以上の問題を解決するために、本課題では、制御室に設置してある制御システムの機能の幾つかを分離し、QUEST本体室に新たに分離したシステムを設置することで、制御システムの全体の性能を向上させることを目的とする。基本的な機器は、現在までのシステムの拡張に伴って予備とした機器があるのでそれらを流用する。

2013 - 2014 バルク電子の高速捕集に対するプラズマからの電子補給の時間応答に関する研究:バイアス電極開発

2013 - 2014 プラズマ対向壁の水冷化によるパワーバランス測定と定常化研究

2013 - 2014 28GHz大電力・定常ジャイロトロンシステムを用いた電子サイクロトロン高密度プラズマ加熱連携研究

2013 - 2014 QUESTにおける光ファイバーを用いた真空容器電流計測器の開発

2013 - 2014 QUESTにおける電子バーンシュタインモードの励起と検出可能性検討

2013 - 2014 QUESTの長時間プラズマにおける磁気計測及びプラズマ制御研究

2013 - 2014 QUESTにおけるダイバータプラズマ断面の再構成高精度化と実時間表示

2013 - 2014 QUESTにおけるオーミック内側,外側ダイバータ放電比較実験

2013 - 2014 球状トカマクQUESTにおけるプラズマ・壁相互作用と粒子バランスに関する研究

2013 - 2014 X線検出器集積化試作器を用いたQUESTに於けるX線分布計測

2013 - 2014 先進的トムソン散乱計測システムの開発

2013 - 2014 高速カメラを主体とした周辺乱流計測と乱流物理の解明-ST装置QUESTでの乱流計測-

2013 - 2014 QUESTにおける定常非誘導電流駆動と高温壁下の粒子循環研究

2012 - 2013 QUESTにおけるリアルタイム平衡計算とその制御/本課題の研究目的は、プラズマ電流を安定に立上げ、その長時間維持を行なうために、磁気計測などの計測結果から平衡計算を行ない、プラズマ位置・形状をリアルタイムに同定を行い、その制御を行なうことにある。現在までに、プラズマ電流を1本のフィラメントとして取り扱った場合で、フラックス分布及び磁気面探索をリアルタイムに計算する仕組みをQUESTのプラズマ制御システムに実装し、0.5msec内での計算速度を達成している。これにより、簡便な手法ではあるもののリアルタイムでのプラズマ形状の同定を実現させている。今後は、プラズマ電流分布をグラド-シャフラノフ方程式より求め、より精度の高いプラズマ形状の同定を目指す。

2012 - 2013 QUESTにおけるオーミックプラズマ電流立ち上げの最適化実験

2012 - 2013 先進的トムソン散乱計測システムの開発

2012 - 2013 高速電子捕集に対するプラズマからの電子補給の時間応答に関する研究I:shき実験

2012 - 2013 QUESTにおける電子バーンシュタインモードの励起と検出可能性検討

2012 - 2013 球状トカマクQUESTにおけるプラズマ・壁相互作用と粒子バランスに関する研究

2012 - 2013 QUESTにおけるダイバータプラズマ断面形状の再構成高精度化とフィードバック制御

2012 - 2013 高速カメラを主体とした周辺乱流計測と乱流物理の解明-ST装置QUESTでの乱流計測

2012 - 2013 28GHz大電力・定常ジャイロトロンシステムを用いた電子サイクロトロン高密度プラズマ加熱連携研究

2012 - 2013 10GビットSINET4による核融合バーチャルラボラトリ遠隔データ収集およびアクセスの高度化/ 実験条件を依頼する形態での遠隔実験参加は、既に多くの核融合実験において実用化されている。しかし、本研究がめざす高速〈1~10ギガビット級)伝送をベースにした全計測データの遠隔共有・公開は、世界的にも例がなく、複数実験サイトをシームレスに統合する実験データシステム「核融合バーチャルラボラトリ」という新たな実験環境を成立させうる。今後は、データ管理・取出しサービスの一元化やシステム運用の省力化もさることながら、次世代実験で求められる「臨場感ある」遠隔参加環境を実現すべく、QUEST実験を題材に、高精細動画のリアルタイム配信など臨場感の更なる具現化を図る。

2012 - 2013 QUESTダイバータ配位における非誘導電流駆動と定常運転における粒子循環研究

2012 - 2013 QUESTにおける光ファイバーを用いた真空容器電流計測器の開発

2012 - 2013 QUESTにおけるダイバータ配位形成と計測

2012 - 2013 開磁気面平衡を考慮した球状トカマクの定常平衡制御技術の開発

2011 - 2012 球状トカマクQUEST装置における高温壁の表面損傷と水素挙動に関する研究

2011 - 2012 28GHz大電力・定常ジャイロトロンシステムを用いた電子サイクロトロン高密度プラズマ加熱連携研究

2011 - 2012 球状トカマクQUESTにおけるプラズマ・壁相互作用と粒子バランスに関する研究

2011 - 2012 QUESTにおけるダイバータプラズマ断面形状の再構成高精度化とフィードバック制御

2011 - 2012 QUESTにおけるRFとオーミックによるプラズマ電流立ち上げ実験

2011 - 2012 QUESTにおけるダイバータ配位形成と計測

2011 - 2012 QUESTにおける光ファイバーを用いた真空容器電流計測器の開発

2011 - 2012 QUESTダイバータ配位における非誘導電流駆動と定常化研究

2011 - 2012 高速カメラによるQUESTプラズマ計測

2011 - 2012 QUESTにおけるリアルタイム平衡計算とその制御 / 現状は、プラズマ電流を線状環電流と仮定した簡単なモデルでプラズマ位置の同定をリアルタイムで行い制御を行なっている。リアルタイム平衡制御をQUESTに実装することで、プラズマの位置・形状が詳細に分かり、例えばダイバータ配位でのストライクポイントの熱負荷分散を行なう制御や、粒子制御としてダイバータ排気を高める磁場配位制御などへと発展可能であり、この実装は高β運転、また長時間運転等を達成するための必須要素技術と言える。より短期的かつ高い重要度の制御として、垂直位置の不安定性抑制制御、楕円度・三角形度などのプラズマ形状制御が挙げられるので、当面はこれらの制御の実現を目指す。

2011 - 2012 QUEST用コンパクトトムソン散乱計測器の開発 / プラズマの外に配置した磁気計測のみから求められる平衡量は、内部の分布量に大きな誤差を持つ。現在のTST-2での平衡解析の経験では、電流分布には、30%程度の誤差が生じうる。この誤差を改善するためには、プラズマ内部の電子圧力をトムソン散乱法により空間数点で求めることが有効である。得られた電流分布、圧力分布は、電流駆動機構の解明に大きく寄与すると期待される。また、前方・後方散乱の同時測定では、温度の非等方性を測定することができ、低密度、低アスペクト比で期待される捕捉粒子が支配的なプラズマを開拓することが期待できる。

2011 - 2012 10GビットSINET4による核融合バーチャルラボラトリ遠隔データ収集およびアクセスの高度化 / 実験条件を依頼する形態での遠隔実験参加は、既に多くの核融合実験において実用化されている。しかし、本研究がめざす高速〈1~10ギガビット級)伝送をベースにした全計測データの遠隔共有・公開は、世界的にも例がなく、複数実験サイトをシームレスに統合する実験データシステム「核融合バーチャルラボラトリ」という新たな実験環境を成立させうる。今後は、データ管理・取出しサービスの一元化やシステム運用の省力化もさることながら、次世代実験で求められる「臨場感ある」遠隔参加環境を実現すべく、QUEST実験・GAMMA10実験を題材に、高精細動画のリアルタイム配信など臨場感の具現化を図る。

2011 - 2012 遠隔実験におけるIPマルチキャスト応用技術の開発 / 現在、QUEST実験データの参照等が遠隔地から行うことが可能となっているが、動画や音声を参照することで、実際に実験を行っている実験室や制御室の様子や、プラズマ放電の様子を知ることができ、実験の進捗状況を把握することが可能となり、遠隔からの実験参加を促進することが期待される。

2011 - 2012 開磁気面対応の球状トカマク用リアルタイム平衡制御システムの研究開発

2010 - 2011 高速カメラによるQUESTプラズマ計測

2010 - 2011 九大におけるQUESTを用いた定常プラズマ実験と高温壁定常PWI実験機器整備

2010 - 2011 QUESTにおけるRFによる電流立ち上げ実験

2010 - 2011 QUEST実験におけるSNETベースの遠隔データ収集系の仮想化実証試験 / 実験条件を依頼する形態での遠隔実験参加は、既に多くの核融合実験で実際に行われている。しかし、本研究がめざす高速〈~ギガビット級)伝送をベースにした大量計測データの全国規模でのリアルタイム共有は、世界的にも例がなく、遠隔地の複数実験サイトを仮想的に統合する実験データ集録システム「核融合バーチャルラボラトリ」という新たな実験環境を成立させうる。今後は、データ管理・取出しサービスの一元化やシステム運用負荷の合理化もさることながら、こうした次世代実験で求められる「臨場感ある」遠隔参加環境を実現すべくQUEST実験を題材に、(動)画像のリアルタイム共有・再構成などを駆使して、更なる臨場感の実現をめざす。

2010 - 2011 遠隔実験におけるIPマルチキャスト応用技術の開発 / QUEST実験やLHD実験では、全国から多数の研究所がその実験に参加している。遠方から実験に参加する場合には、実験の進捗状況を正確に把握することは不可欠である。このため、これらの情報をネットワークでリアルタイムに配信することは、円滑な実験進行のため有用であると思われる。ところが、一般的なサーバ・クライアント方式を使った通信方式ではサーバの負荷がクライアント数に比例するため、無闇にクライアント数を増やすことができない。一方、IPマルチキャストでは、ネットワーク装置がデータを必要とするクライアントに自動的に送信を行うため、クライアント数の増加にスケーラブルに対応するシステムが構築可能となる。

2010 - 2011 QUESTにおける種々のプラズマ電流立ち上げ法の実験的研究

2010 - 2011 QUESTにおけるプラズマ断面形状、ダイバータ配位のフィードバック制御

2010 - 2011 QUEST用コンパクトトムソン散乱計測器の開発 / プラズマの外に配置した磁気計測のみから求められる平衡量は、内部の分布量に大きな誤差を持つ。現在のTST-2での平衡解析の経験では、電流分布には、50%程度の誤差が生じうる。この誤差を改善するためには、プラズマ内部の電子圧力をトムソン散乱法により空間数点で求めることが有効である。得られた電流分布、圧力分布は、電流駆動機構の解明に大きく寄与すると期待される。

2010 - 2011 QUESTにけおる光ファイバーを用いた真空容器電流計測器の開発

2010 - 2011 球状トカマクQUESTにおける水素リサイクリングと粒子制御に関する研究

2010 - 2011 実時間位相制御による電子バーンシュタイン波加熱・電流駆動の最適化

2010 - 2011 マルチタイムスケールを持つ事象に対する動的データ収集方法の探索及び開発

2009 - 2010 QUEST装置における閉ダイバータの概念設計及び最適化

2009 - 2010 QUEST用コンパクトトムソン散乱計測器の開発

2009 - 2010 QUEST実験におけるSNETベースの遠隔データ収集系の仮想化実証試験

2009 - 2010 高速電子によるヌル点を用いないプラズマ電流立ち上げの研究

2008 - 2008 プラズマ立上げと定常運転に向けた統合的な最適制御手法の確立

2005 - 2007 広帯域N//スペクトルECE計測による速度分布関数の閉じ込めへの影響に関する研究

2004 - 2007 強磁場トカマクにおける定常局所高効率電子サイクロトロン波電流駆動に関する研究

2004 - 2005 制動輻射の断面積の非等方性を用いた高温プラズマ中の電流分布計測

2001 - 2003 長時間プラズマ・壁相互作用時の壁飽和と壁再排気の機構解明

2001 - 2002 長時間高周波電流駆動プラズマにおける電流駆動効率の改善に関する研究

2000 - 2002 複合高周波電流駆動による逆シアープラズマ電流分布制御と高性能化に関する研究