ハイブリッド型負イオン源におけるセシウム添加効果及び負イオン引出し機構の解明

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452424
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 福政 修 山口大学, 工学部, 教授 (20026321)
• 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)
• Keywords: NBI加熱 / 重水素負イオン源 / 体積生成 / 振動励起分子 / セシウム添加 / 表面生成 / H^- / D^-同位体効果

Research Abstract

炉心プラズマの加熱に必要なNBI装置用の大電流負イオン源の開発を目標に、体積生成型負イオン源の素過程の解明並びに負イオン生成の高効率化について検討し、本年度の研究により以下の結果を得た。
(1)重水素放電によるD^-生成を行い、D^-生成はH^-生成と同様な2段階過程(高速電子による振動励起分子D_2(V")生成と低速電子のD_2(V")への解離付着)によるものであることを確認した。
(2)ダブルプラズマ法によるプラズマ生成を行うことにより、高速電子を含む電子エネルギー分布を最適制御し、D^-/H^-生成の高効率化が可能であることを実験的に示した。
(3)プラズマパラメーターの制御によっては、D^-生成をH^-生成より大きくしうる可能性のあることを実験的に示した。いくつかなされている従来の研究では、いずれもH^-生成に比較してD^-生成は少となっており、我々の研究で初めてD^-生成がH^-生成を凌ぐ結果を得たことになる。
(4)セシウム添加効果を負イオン源モデルの数値解析により検討し、H^-生成の増大現象及びH^-生成のガス圧依存性について、ほぼ実験結果に対応する依存性を再現出来る結果を得た。
(5)粒子シミュレーションにより、負イオン引出しと磁気フィルター作用について検討した。負イオン引出しについても、チャイルド・ラングミュア則が成立する領域のあることが判明した。磁気フィルターによりその一方(上流側)に高温、高密度のプラズマと、他方(下流側)に低温、低密度の拡散プラズマが形成され、上流側では高電位、下流側では低電位の電位構造が形成される。

Research Products

• [Publications] Osamu Fukumasa: "Experimental test of H^- volume production process in a hydrogen discharge" Review of Scientific Instruments. 65. 1210-1212 (1994)
• [Publications] Osamu Fukumasa: "Identification of cesium effects on enhancement of H^- production in a volume negative ion source" Review of Scientific Instruments. 65. 1213-1215 (1994)
• [Publications] Hiroshi Naitou: "Particle simulation on extraction of positive and negative ions from a volume source" Review of Scientific Instruments. 65. 1438-1440 (1994)