2004 Fiscal Year Annual Research Report
磁気ノズルによる電磁加速プラズマ流のマッハ数制御とその応用
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14208046
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| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
犬竹 正明 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90023738)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 晃 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90182998)
服部 邦彦 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90261578)
佐宗 章弘 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40215752)
吉沼 幹朗 東北大学, 核融合科学研究所, 助手 (20323058)
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| Keywords | 磁気ノズル / プラズマ加速 / マッハ数 / 電磁加速 / MPD / HITOP |
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| Research Abstract |
本研究では、プラズマ流の形成とその応用研究にとって重要な電磁加速機構を種々の計測器を準備しプラズマ流の詳細な計測によって電磁加速機構を明確にするとともに、磁気ノズル効果を利用した電磁加速プラズマ流生成の最適化とマッハ数制御法の開発を行うことを目的としている。
本年度は、電磁加速プラズマ流生成装置であるMPDプラズマ流源の出口近傍でのプラズマ流の各種パラメータ(流速や回転速度、密度、温度分布や電流分布など)の空間分布について詳細な計測をおこなった。
これまでの研究において、電子のみが磁化された高密度プラズマ流では、ラバール型磁気ノズルを用いることで熱エネルギーから流れのエネルギーへの変換がおこなわれることが確認されている。本年度はこれまで詳細な観測が行われてこなかった高密度プラズマの反磁性効果による磁場形状の変化や、プラズマ回転と加速現象との相関について検討を行い、等エントロピー流モデルによる予測値との比較をおこなった。また、様々な形状の磁場コイルを組合せ、磁気ノズル重畳時でのMPD出口近傍でのプラズマからの発光の時間変化の直接測定や磁場変動の直接測定から導出した電磁力場の評価をおこない、最適な磁気ノズル形状を導出する知見を得た。
一方で、電子及びイオンが磁化されている条件下での磁気ノズル加速現象についてエネルギー分布関数の計測をおこない、理論で予測される加速現象を確認した。これらの実験研究により、広範なプラズマパラメータ領域における電磁加速プラズマ流生成と加速手法の方式を確立した。
また、従来型のマッハプローブを改良した4端子型マッハプローブを提案し、その動作特性の評価や分光計測との比較をおこなうことにより、複雑なプラズマ流にも対応可能な簡便なマッハ数計測手法を確立した。
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