レーザ生成プラズマ方式オープニングスイッチによる超高速パルスパワーの発生

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650244
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 秋山 秀典 熊本大学, 工学部, 助教授 (50126827)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 勝木 潤 熊本大学, 工学部, 助手 (80233758) ; 前田 定男 熊本大学, 工学部, 教授 (10040370)
• Keywords: パルスパワー / オープニングスイッチ / 遮断器 / 誘導性エネルギー蓄積 / レーザ生成プラズマ

Research Abstract

数nsの間にゼロから数百GWまで電力を立ち上げるパルスパワー技術は、種々最先端技術研究のための基盤技術として、なくてはならない存在になりつつある。パルスパワー発生装置は、これまで、マルクスバンクと水コンデンサからなるシステムが用いられてきたが、パルスパワー出力が大きくなるほど巨大なシステムとなり、大学の研究所に設置することすら困難な状況である。
我々は、各研究室や講座単位でも設置、維持の可能なコンパクトで軽量かつ安価な誘導性エネルギー蓄積方式パルスパワー発生装置の研究を行なってきた。本方式で不可欠な大電流を高速で遮断するオープニングスイッチとして、水中銅線とプラズマガンを用いたシステムを開発した。しかしながら、銅線を使うため、高繰り返し動作が不可能であるとともに、銅線溶断時の衝撃音と水圧がさらなる大電力化にとって問題となってきた。
本研究の目的は、新しく考案した、数百kAを数nsで遮断可能なレーザ生成プラズマ方式オープニングスイッチの特性を調べた後、数nsの立ち上がり時間を持つ超高速大電力パルスパワーを発生することである。今年度の研究成果は、下記のように要約される。
(1)レーザ生成プラズマを用いて、100kAクラスの電流遮断実験を行い、動作することを確認した。
(2)レーザ生成プラズマのパラメータを、ダブルプローブとファラデーカップで測定し、オープニングスイッチとしての動作とプラズマパラメータの関係を明らかにした。
(3)多チャンネル分光測定を行い、イオン化していないカーボンがオープニングスイッチに関与していることを見いだした。

Research Products

• [Publications] K.Takasugi: "x-ray generation from a gas-puff Z-pinch driven by a pulsed power generator with a self-crowbar switch" Review of Scienfific Instruments. 64. 2403-2404 (1993)
• [Publications] 下村直行: "自己積分型ロゴスキーコイルの共振特性" 電気学会論文誌B. 114. 33-37 (1994)