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Production of negative hydrogen ions without Cs layer

Research Project

Project/Area Number 18K13526
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

Yoshida Masafumi  山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (80638825)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords核融合 / 負イオン中性粒子加熱 / プラズマ / セシウム / 負イオン / 負イオン生成 / 負イオン中性粒子入射装置 / セシウムフリー / ペアプラズマ / ビーム工学
Outline of Final Research Achievements

A method to produce negative hydrogen ions by irradiating an aluminum grid with positive hydrogen ions, and subsequently creating the negative ion beam without cesium is proposed. According to their experiments, as the negative hydrogen ions accumulate on the surface of the aluminum grid, a magnetic deflection mass separator can be used for mass-based separation and collection. The extracted negative hydrogen ions contain <10% electrons and a finite but negligible amount of other impurities. The negative ion amount increases, up to 0.12 mA/cm2, at a discharge power of 0.7 kW with an electric field downstream of the grid. Based on the data, we expect their method to scale and produce negative ions in a high-density plasma setting.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

核融合プラズマ加熱用ビームの安定供給方法として期待できる.プラズマ電極表面にセシウム(Cs)の薄膜層を形成させ表面の仕事関数を低下させる従来の表面生成法では,Cs薄膜の膜厚制御が極めて困難で,定常的に安定な負イオンビーム生成の大きな課題を呈している.ここで提案する負イオン生成法は,問題となるCsを用いないことが最大の利点である.この生成法の負イオンの生成機構の解明および負イオン量の増大化は,今後の核融合プラズマ加熱だけでなく,素粒子物理・産業・医療などの幅広い分野で利用される負イオンビームの安定供給に貢献し得る.

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (34 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (33 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Extraction of negative hydrogen ions produced with aluminum plasma grid2021

    • Author(s)
      Yoshida M., Watano R., Morinaga Y., Kamikawa T., Oohara W.
    • Journal Title

      Physics of Plasmas

      Volume: 28 Issue: 3 Pages: 033512-033512

    • DOI

      10.1063/5.0038262

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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