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

1995 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 / 磁気フィルター

Research Abstract

炉心プラズマの加熱に必要な中性粒子ビーム入射(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た。本年度の研究により以下の結果を得た。
(1)重水素(D_2)放電てよるD^-生成は水素放電中の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)タブルプラズマ法によるプラズマ生成を行うことにより(即ち、高速電子を含む電子エネルギー分布をより最適化することにより、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。いくつか報告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できた。D^-生成に関しても、同様の結果を得た。
(5)粒子シミュレーションにより、磁気フィルター作用について検討した。磁気フィルター作用により、一方(上流側)に高温・高密度のプラズマ、他方(下流側)に低温・低密度の拡散プラズマが形成される。これに対応して、上流側ではプラズマ電位が高電位、下流側では低電位となる電位構造が形成される。

Research Products

• [Publications] Hiroshi Naitou: "Two-Dimensional Particle Simulation of Negative Ion Extraction from a Volume Source" Fusion Engineering and Design. 26. 523-528 (1995)
• [Publications] 福政 修: "水素負イオン源の最近の発展" 真空. 38. 903-910 (1995)
• [Publications] Hiroshi Naitou: "Particle Simulation of the Potential Formation across the Magnetic Filter" Review of Scientific Instruments. 67. (1996)
• [Publications] Osamu Fukumasa: "Isotope Effects in an Electron Beam Excited Negative Ion Source" Review of Scientific Instruments. 67. (1996)
• [Publications] Osamu Fukumasa et al.: "Production and Neutralization of Negative Ions and Beams" AIP PRESS, (1996)