The paper reports a systematic assessment of the radiation-hard Hall probes (RHP) magnetic diagnostic system of the JET tokamak, which is based on InSb semiconductor thin films, and describes the path that lead to the proposal of an innovative magnetic probe concept. A relevant account of RHP operation during the recent deuterium–tritium experimental campaign is also provided, showing correct operation under ITER-like intense neutron flux. The period considered for the systematic assessment of the RHP system ranges from October 2009 to March 2021, during which the machine produced more than 19 000 pulses. The RHP system consists of six three-dimensional Hall probes, which have built-in recalibration capability, thanks to the presence of microsolenoids that produce a local known field during a tailored automatic pre-pulse calibration sequence, that can also be initiated manually. During pulses, the microsolenoids can also be used as inductive sensors as their signals are recorded as well. Moreover, the system provides temperature measurements at the location of the probes, which are continuously recorded too. The assessment demonstrates accurate long-term operation of the RHP system. All the diagnostic channels reliably provide pre-pulse calibration data and pulse signals and the original sensitivities of the Hall sensors are preserved. Integration considerations and a data fusion analysis lead to the proposal of a high performance, compact, broadband, hybrid field probe, consisting of the combination of an inductive coil and a Hall sensor, to be manufactured by means of the coil technology developed for ITER or an alternative concept with improved radiation-hardness. The hybrid probe is expected to deliver the advantages of both inductive and Hall sensing technologies, essentially in the same package size of a single ITER magnetic discrete probe. In particular, it would solve the problem of the drift of the integrator for long lasting burning plasma discharges. The signals produced by the coil and the Hall sensor, processed by means of a Luenberger–Kalman observer, provide a magnetic field measurement which is non-drifting and low-noise. For these reasons, the hybrid probe has been proposed as the potential primary magnetic diagnostic sensor for future burning plasma experiments and demonstration fusion power plants.
本論文は、JETトカマクの放射線耐性ホールプローブ（RHP）磁気診断システムの系統的評価について報告するものであり、このシステムはInSb半導体薄膜に基づいている。また、革新的な磁気プローブ概念の提案に至った経緯についても述べている。さらに、最近の重水素–三重水素実験キャンペーン中のRHPの動作に関する relevant な報告も提供されており、ITER類似の中性子束下での正確な動作が示されている。RHPシステムの系統的評価の対象期間は2009年10月から2021年3月までであり、その間に装置は19,000パルス以上を生成した。RHPシステムは6つの三次元ホールプローブで構成されており、マイクロソレノイドの存在により内蔵の再較正機能を有している。マイクロソレノイドは、調整された自動パルス前較正シーケンス中に局所的な既知の磁場を生成し、このシーケンスは手動で開始することもできる。パルス中、マイクロソレノイドは誘導センサーとしても使用でき、その信号も記録される。さらに、本システムはプローブの位置での温度測定も提供し、これも連続的に記録される。この評価により、RHPシステムの長期的な正確な動作が実証されている。すべての診断チャネルは、パルス前較正データとパルス信号を確実に提供し、ホールセンサーの初期感度は維持されている。統合に関する考慮事項とデータ融合解析により、誘導コイルとホールセンサーの組み合わせからなる高性能でコンパクトな広帯域ハイブリッド磁場プローブの提案に至った。これは、ITER用に開発されたコイル技術を用いて製造されるか、あるいは改良された放射線耐性を備えた代替コンセプトによるものである。ハイブリッドプローブは、単一のITER磁気ディスクリートプローブと本質的に同じパッケージサイズで、誘導センシング技術とホールセンシング技術の両方の利点を提供することが期待される。特に、長時間の燃焼プラズマ放電における積分器のドリフトの問題を解決するであろう。コイルとホールセンサーによって生成された信号は、Luenberger–Kalmanオブザーバーによって処理され、非ドリフトかつ低ノイズの磁場測定を提供する。これらの理由から、ハイブリッドプローブは、将来の燃焼プラズマ実験および実証核融合発電所のための潜在的な主要磁気診断センサーとして提案されている。