1995 Fiscal Year Annual Research Report
強力パルスイオンビーム入射によるFRCプラズマ電子加熱と閉じ込め向上
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06452423
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大井 正一 大阪大学, 工学部, 助教授 (50029154)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大久保 衛 大阪大学, 工学部, 助手 (50243168)
杉本 敏司 大阪大学, 工学部, 助手 (70187665)
加古 雅史 大阪大学, 工学部, 助手 (80093392)
岡田 成文 大阪大学, 工学部, 教授 (40135661)
後藤 誠一 大阪大学, 工学部, 教授 (90029140)
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| Keywords | FRCプラズマ / FRCプラズマ生成装置 / FRCプラズマ閉じ込め / FRCプラズマ輸送 / プラズマ加熱 / パルスイオンビーム / 磁場絶縁型イオンダイオード |
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| Research Abstract |
本年度は、磁場絶縁型・大電流パルスイオンビームダイオードで生成されるプロトンを軸方向からFRCプラズマに入射した場合、この入射プロトンがプラズマ中を通過中にそのエネルギーをディポシットする割合(energy deposite rate),すなわち、入射プロトンのプラズマ加熱効率を単イオン軌道計算から算出した。また、我々が提案してきたFRCプラズマ閉じ込めの古典拡散にもづくスケイリング則を実証する目的で、アスペクト比ε(:プラズマ長(l_s)/プラズマ直径(2r_s))が極端に大きなプラズマを生成するFRCプラズマ実験装置を製作した。
イオンビーム入射による加熱効率計算に際して、入射イオンはプロトンそして、入射エネルギーは50keVとした。プラズマ閉じ込め磁場は10kGとした。閉じ込め磁場配位としては、一次元粒子・捕捉磁束輸送計算で求めたp(φ)を二次元平衡計算に導入して、より現実的な配位を採用した。n_e=5〜10×10^<15>cm^<-3>、Te=50〜100eV、プラズマの実効電荷値を1.5〜2.0とした場合、セパラトリックス内のプラズマに対する加熱効率は10〜50%となることが判明した。この値は前年度にHill's Vortexモデルを用いて求めた値に比べ若干小さくなった。また、上記のパルスイオンビームダイオードで,ビーム電流が2kA、パルス幅が10μs以上(主力エネルギー1kJ以上)の性能が実現されると、現在の実験室プラズマでは顕著な加熱効果が期待できることが判明した。
プラズマ生成装置は、コイル長が150cm、コイル径が22cmであり、既存のOCT装置を発展させたものである。FRCプラズマ生成用θピンチ磁場は立上り時間が1.6μsで、最大値で8kGである。これによって、r_s=4.5cm、l_s=120cm(ε=14)、n_e=5×10^<15>cm^<-3>、Te=100eV、Ti=100eVのプラズマ生成が可能で、上述のようにFRCにおけるプラズマ輸送機構の解明が期待できる。また、このプラズマはパルスイオンビーム入射による加熱実験のターゲットプラズマになる。
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