高密度プラズマ源を用いた電磁流体工学試験装置の開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07558072
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 犬竹 正明 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90023738)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 市村 真 筑波大学, 物理工学系, 助教授 (10151482) ; 服部 邦彦 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90261578) ; 安藤 晃 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90182998)
• Keywords: 電磁流体 / 高密度プラズマ / プラズマ流 / MPDアークジェット / マッハプローブ / 1m分光器 / 飛行時間型中性粒子エネルギー分析器

Research Abstract

本研究の目的は、核融合や宇宙におけるプラズマとガスの相互作用や複雑な電磁流体現象を解明するため、大口径・大容量・高エンタルピーの高密度プラズマ源を用いた電磁流体工学試験装置を開発することである。高密度プラズマとガスとの相互作用は最近の核融合研究で重要視されているだけでなく、宇宙においても彗星と太陽風(プラズマ流)との相互作用の解明など物理的観点からも興味深いテーマとなっている。また、この大口径、大容量、高エンタルピーの高密度磁化プラズマは工学的、物理的試験研究に広く適用できる特徴をもつ。
これまで、本試験装置の製作、整備を行い大口径高密度プラズマを生成し、放電電圧、放電電流、ガス圧、磁場強度および磁場配位を変化させ、そのプラズマ特性を調べてきた。本研究の最終年となる本年度は、新たに13chの多チャンネルマッハプローブアレイを設置し、プラズマ半径方向密度およびマッハ数の時間変化を測定した。また、トリプルプローブを用いて電子温度、プラズマ電位の空間分布測定を行った。真空容器内には、2次元駆動装置を設置し任意の位置での軸方向分布の測定も可能にし、さらに11chの多チャンネル磁気プローブアレイによってプラズマ中の磁場分布測定も行うなど高密度プラズマの動的挙動を詳細に測定した。また、ICCD付1m分光器やMPDアークジェットの対面に設置された飛行時間型中性粒子エネルギー分析器(TOF)を用いてイオン温度および流速測定を行った。これらの測定器から種々の磁場配位における密度および流速などの放電電流依存性や空間分布の詳細な時間変化が求められ、本装置のプラズマ特性を定量的に評価できた。また、電磁流体基礎実験の一つとして、プラズマ内にアルフェン波励起コイルを設置し電磁流体波の励起実験を行った。

Research Products

• [Publications] M.Inutake: "Flow Characterics in the HITOP (High-density Tohoku Plasma) Device for MHD Studies" IPELS'97 (International Workshop on Plasma Experiments in Laboratory and Space). 75 (1997)
• [Publications] 服部邦彦: "高密度電磁流体実験装置(HITOP)のMPDプラズマ測定" 第9回電磁力関連のダイナミックスシンポジウム論文集. 653-656 (1997)