磁気フィルターによる電子輸送制御の機構解明と高周波重水素負イオン源の高効率化

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09480093
• 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 / 磁気フィルター / ECR負イオン源 / RF負イオン源 / 同位体効果

Research Abstract

NBI用負イオン源の長寿命化を目指した高周波負イオン源の開発を目標として、EGRプラズマおよびRFプラズマの生成と制御、磁気フィルターを用いたプラズマパラメータ(電子密度ne、電子温度Te)の制御、H^-生成の高効率化を検討した。
(1)磁気フィルター(MF)を用いたne、Teの制御に関しては、同一の磁場強度で比較すると、ECRプラズマおよびRFプラズマともDCプラズマに比較して、MFによるne、Teの制御は困難で、特にMFの下流側でTeを低下させる点はRFプラズマではほとんど効果がなかった。
(2)MFによるne、Teの制御に関してガス種の効果を検討した。Ar、N_2、H_2、Heの4種ガスを用いたが、ガス種(イオン種)の違いによりMFの効果が異なっている点を見い出した。
(3)ラインカスプ、リングカスプの2種類の磁場をECR磁場に用いることでECRプラズマ生成と負イオン生成による大きな違いはなかった。H^-生成の電力依存性も同一線上に載っていることを確認した。
(4)DC放電プラズマを用いて、同一引出し条件でH^-電流とD^-電流の比較をした。H^-電流がD^-電流より高くはあるが√<2>倍以上とはなっていない。従って、イオン源内の引出し領域での負イオン密度は、D^-の方がH^-よりやや高いと考えられる。
(5)一次元の静電粒子シミュレーションにより、MFで分割されたプラズマにおいて、イオンビーム・プラズマ不安定性を含むリミットサイクルを観測した。

Research Products

• [Publications] O.Fukumasa: "Negative Ion Volume Production in Electron Cyclotron Resonance Hydrogen Plasmas"Jpn.J.Appl.Phys.. 38・7B. 4581-4585 (1999)
• [Publications] H.Naitou: "Beam Instability Excited by the Magnetic Filter"Rev.Sci.Instrum.. 71・2. 875-876 (2000)
• [Publications] O.Fukumasa: "Electron Cyclotron Resonance Negative Ion Source"Rev.Sci.Instrum.. 71・2. 935-938 (2000)
• [Publications] O.Fukumasa: "Parametric Study of Negative Ion Production in Cesium Seeded Hydrogen Plasmas"Rev.Sci.Instrum.. 71・2. 1234-1236 (2000)
• [Publications] O.Fukumasa: "Modeling of Negative Ion Production in Hydrogen Plasmas"IEEE Transactions on Plasma Science. 28・3(in press). (1999)