JXB駆動回転プラズマを用いた同位体遠心分離法の開発研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05558059
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 池畑 隆 茨城大学, 工学部, 助教授 (00159641)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 直幸 茨城大学, 工学部, 助手 (80225979) ; 真瀬 寛 茨城大学, 工学部, 教授 (30007611) ; 田中 正俊 茨城大学, 工学部, 教授 (10250979)
• Keywords: 回転プラズマ / 同位体分離 / プラズマ遠心分離 / 電磁力 / プラズマ加速 / プラズマの巨視的不安定性

Research Abstract

本年度の目標は、次年度からの本格的な遠心分離実験に備えて実験装置の整備を行うと共に、回転プラズマの加速のスケール則や巨視的安定性などの基礎データを収集することである。以下にそれらの概要を述べる。
1.現有の回転プラズマ実験装置(G-II)に質量分析器、光ファイバープローブなどの高度な計測機器を装着するために大口径(8cm×20cm)角形ポートを有するステンレス製真空容器を製作した。さらに巻数を増やした磁場コイルを2枚製作し、真空容器の内部に1割程強い磁場を発生できるようにした。また、光ファイバープローブに石英集光レンズを装着し、分光計測における空間分解能を向上した。なお、光ファイバープローブ、分光器とも光学特性の詳しいデータを収集している。その他にも、多チャンネルファラデーカップ、反磁性プローブなどを製作している。
2.回転プラズマの密度と速度の制御法を確立するため、放電電流、磁場強度、作動ガス圧を変化してプラズマ密度、回転速度、軸方向速度を詳細に測定した。その結果、プラズマ密度は電流の2乗に比例し、回転速度は磁場強度に比例するという結果を得た。この結果は、密度と速度の独立制御が可能であることを示すものである。
3.磁場強度が3kGを越えると、巨視的不安定性の成長のために、回転速度の飽和が認められた。不安定性は、プラズマ遠心分離の分離性能を低下すると考えられるので安定化が必要である。安定化法としては、磁気シアーの印加や極小磁場配位などが知られている。本年度は磁気シアーを試みた。現段階では安定化効果を確認するには至っていないので、次年度も観測を継続する予定である。

Research Products

• [Publications] 池畑 隆: "The Stabilizing Effect of a Magnetic Field on the Plasma Production of a Vacuum-Discharge Rotating Plasma Gun" 電気学会論文A. 114. 101-106 (1994)
• [Publications] 載 海虹: "2次元分光トモグラフィーを用いた多成分プラズマの診断" 茨城大学工学部研究集報. 41(印刷中). (1993)