2019 Fiscal Year Annual Research Report
Discharge induced in a high-energy electromagnetic beam and its engineering applications
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15H05770
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小紫 公也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90242825)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大西 直文 東北大学, 工学研究科, 教授 (20333859)
假家 強 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (30451678)
白石 裕之 大同大学, 工学部, 教授 (50273272)
葛山 浩 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (80435809)
坂本 慶司 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 核融合炉材料研究開発部, 部長(定常) (90343904)
森 浩一 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90375121)
小田 靖久 摂南大学, 理工学部, 講師 (60512209)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 航空宇宙工学 / エネルギー全般 / プラズマ / 放電 / レーザー / ミリ波 / デトネーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高エネルギーのレーザー・ミリ波ビームが誘起する大気放電現象に関して実験と数値シミュレーションを行った。レーザー放電に関しては、実験により空間的に局所的なレーザー強度と局所的な放電進展速度に一意な相関があることが明確に示された。また、１次元シミュレーション及び理論流体解析（ユゴニオ解析）との比較検証を行った結果、実験と解析にはまだ定量的な不一致があり、レーザー強度分布の２次元性とそれに伴うビーム外に向かっての流れの影響を考慮する必要性が強く示唆された。
ミリ波放電に関しては、高速な発光分光計測により放電部の電子温度と重粒子温度の計測に成功した。その結果、エネルギーの空間的な分配を考慮する必要が生じたが、プラズマの空間占有率という概念が導入によって、空間的に非一様に生成される微細プラズマ構造と放電波面の高速な進展現象が対となり熱力学的諸量の保存性が成立していると結論された。レーザー放電とミリ波放電のどちらにおいても、電子温度やプラズマ密度等の空間分布を実験と解析で詳細に比較できるレベルまで計測技術の向上や物理モデルの検討・改良が進んだ。
また、高エネルギー電磁ビームによる無線エネルギー伝送を利用した宇宙機打ち上げシステムの安定性解析や性能改善、打ち上げ必要なビーム発信装置のシステムなどについて幅広い研究が行われた。さらに、今後の研究に資することが期待される大気ミリ波放電用に設計された600 kW出力の大電力ジャイロトロンが完成した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Optical emission spectroscopy of non-equilibrium microwave plasma torch sustained by focused radiation of gyrotron at 24 GHz2020
Author(s)
Sintsov, Sergey, Tabata , Kuniyoshi, Mansfeld, Dmitry, Vodopyanov, Alexander, Komurasaki, Kimiya
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Journal Title
J. Phys. D, Applied Physics
Volume: -
Pages: -
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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