プラズマのMHD不安定性による高繰り返し大電流高速オ-プニングスイッチ

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02805032
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 前田 定男 熊本大学, 工学部, 教授 (10040370)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 秋山 秀典 熊本大学, 工学部, 助教授 (50126827) ; 蛯原 健治 熊本大学, 工学部, 教授 (50035060)
• Keywords: オ-プニングスイッチ / パルスパワ- / ガスパフZピンチ / プラズマ / MHD不安定 / ピンチ現象 / 誘導性エネルギ-蓄積

Research Abstract

高出力パルスパワ-発生技術は荷電粒子ビ-ムの発生や高エネルギ-密度プラズマの生成、パルス高出力レ-ザ等、多くの応用の基礎技術である。パルスパワ-の発生方法として、容量性エネルギ-蓄積方式と誘導性エネルギ-蓄積方式の2つがある。前者は、エネルギ-をコンデンサに貯める方式であり、技術的には確立されているが、マルクスバンクと水コンデンサが大きくなり、比較的高価である。一方、後者はインダクタにエネルギ-を貯める方式であり、装置も小さく、安価にできる。しかしながら、高速で大電流を遮断でき、繰り返し使用できる開放スイッチの開発が不可欠である。
ここでは、ガスパフZピンチプラズマを誘導性エネルギ-蓄積方式の開放スイッチとして用いることが提案すると共に、実験によって可能性を検討した。ガスパプZピンチプラズマにおいてプラズマが圧縮されると共にプラズマのインピ-ダンスが増加する。すなわち、ピンチ現象が進むことにより、プラズマを流れる電流は減少する。プラズマの不安定性が、さらにプラズマのインピ-ダンスを増加し、開放スイッチとして動作する。ガスパフZピンチ方式でプラズマを生成するので、高繰り返し動作も可能である。
ビンチプラズマを流れる電流をピックアップコイルで測定したところ、軟X線の放射している時刻で出力信号が負に変化する波形が得られた。このことから、開放スイッチとして使用することが可能であることが分かった。また、導通時間が入射ガスの直径によって制御できることが分かり、同時に100KA以上の大電流を流せることも分かった。

Research Products

• [Publications] 秋山 秀典: "パルスパワ-の発生とその応用" 静電気学会誌. 15. 19-26 (1991)
• [Publications] H.Akiyama: "Opening Switch by Gas‐puff 2‐pinch Plasma" 8th IEEE Interdfional Pulsed Power Corference. 622-624 (1991)
• [Publications] T.Fukuzawa: "Plasnd Erosion Opening Switch by Loser‐Produced Plasma" 8th IEEE Indenational Pulsed Power Conference. 286-288 (1991)
• [Publications] N.Shimomura: "Compact Pulsed Power Generator by an Inductiue Erergy Storage System with Two‐staged Opening switches" IEEE Transactions on Plasma Science. 19. 1220-1227 (1991)
• [Publications] 原 雅則: "高電圧パルスパワ-工学" 森北出版株式会社, 290 (1991)