1991 Fiscal Year Annual Research Report
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02452277
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
福政 修 山口大学, 工学部, 教授 (20026321)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
崎山 智司 山口大学, 工学部, 助手 (60162327)
内藤 裕志 山口大学, 工学部, 助教授 (10126881)
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| Keywords | NBI加熱 / 体積生成型負イオン源 / ダブルプラズマ型負イオン源 / H^- / D^-生成 / 振動励起水素分子 / 解離付着 / 磁気フィルタ- / プラズマグリッド |
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| Research Abstract |
NBI用の大電流重水素負イオン源開発を目標として,体積生成型負イオン源でのH^-生成・H^-引き出しの高効率化に関する素過程の解明に的を絞り,実験・理論・粒子シミュレ-ションの3方法により検討した。
1.H^-生成過程における高速電子e_fの役割を明らかにした。
水素放電によるH^-生成には振動励起分子H^*_2が是非とも必要である。幾つかあるH^*_2生成過程の中でe_fによるH_2からの衝突励起が最も確実かつ重要であること,更に35〜40eV以上のe_fがあればH^*_2生成はe_fのエネルギ-分布の形に殆ど依存しないことを示した。
2.H^-生成・H^-引き出しの最適化とプラズマパラメ-タの関係
磁気フィルタ-により電子エネルギ-分布を空間的に制御し,H^-を生成を増大する。更に,H^-引き出しでプラスマグリッド電位を最適化する(プラズマ電位に近い)。この時,磁気フィルタ-とプラズマグリッドの両者の乗合いで引き出し領域のプラズマパラメ-タがH^-引き出しに最適となっていることを実験的に確認した。この値はH^-生成にも強く影響する。
3.ダブルプラズマ型負イオン源の試作とH^-生成機構の解明
H^-生成機構は(1)H_2+e_f→H^*_2+e(2)H^*_2+e(低速のプラズマ電子)→H^-+Hの2階段であることを理論的に解明している。ダブルプラズマ方式によりe_fのエネルギ-分布を制御してe_fの量を変え,H^-生成が上記2段階により行われていることを実験的に明らかにした。
4。粒子シミュレ-ションによる負イオン源に関わる基礎過程の解明
(1)磁気フィルタ-による電子のエネルギ-分布制御(高速電子の選択的反射)の物理機構の解明を,モデルを改良し,より明確に行った。
(2)磁気フィルタ-とプラズマグリッドを含む系でのシ-ス形成と負イオン引き出しに伴う物理機構の解明を行った。
5.重水素放電に伴うD^-生成を確認した。同位体効果は今後の課題。
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[Publications] Osamu Fukumasa: "Spatial Control of Electron Energy Distribution Function in a Magnetically Filtered Multicusp Plasma Source." Japanese Journal of Applied Physics. 30. L1063-L1065 (1991)
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[Publications] 細田 雅之: "体積生成型水素負イオン源におけるH^-引き出し電流の最適化" 山口大学工学部研究報告. 42. 121-127 (1991)
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[Publications] Osamu Fukumasa: "Relationship between Extraction of H^- Ions Optimized by Plasma Grid Potential and Plasma Parameters in a Bucket Source" Review of Scientific Instruments. 63. (1992)
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[Publications] Osamu Fukumasa: "Numerical Study on Production Production Processes of Vibrationally Excited Molecules in Hydrogen Negative Ion Sources" Review of Scientific Instruments. 63. (1992)
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[Publications] Osamu Fukumasa: "Effects of the Energy Distribution of Fast Electrons on H_2 Vibrational Excitation in a Tanden Negative Ion Source" Journal of Applied Physics. 71. (1992)
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[Publications] Hiroshi Naitou: "Particle Simulation of Magnetically Filtered Plasmas" Physics of Fluids.
