マイクロ波加熱中性リチウムビームの開発とダイバータプラズマ研究への応用

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16360461
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 井口 春和 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (40115522)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森崎 友宏 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (60280591) ; 後藤 基志 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (00290916) ; 岡村 昇一 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60115540) ; 佐藤 元泰 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60115855)
• Keywords: リチウムビーム / マイクロ波焼結 / ダイバータプラズマ / ビームプローブ / イオンソース / ベータ・ユークリプタイト

Research Abstract

熱放出型リチウムイオンソースとしては、イオン放出特性のよいベータ・ユークリプタイトがもっともよく使われてきた。この物質は1300度C程度で溶融し、ガラス化することが知られている。一旦ガラス化した後温度を下げて固化すると、粉末状態で使用する場合よりも高いイオン放出特性を示すことが知られている。これまでに放射加熱炉を用いて1300度C以上に加熱することによって、直径10mm程度の小ピースをガラス化することが確かめられた。しかし、ソースを支持するモリブデン製のカップと熱膨張率が大きく異なるため、冷却の段階でガラス化したベータ・ユークリプタイトは割れてしまうことがわかった。従来、タングステンのスポンジに含浸させて使われることが多かったが、リチウムの含有比率が低下するため、できれば純粋のベータ・ユークリプタイトを生成することがのぞましい。我々は、新しい方法として、マイクロ波焼結の方法によりベータ・ユークリプタイトをガラス化するとともに、同じマイクロ波加熱によってイオン引き出し時における温度制御を行うことを目指している。この目的のために、今年度の予算で真空マイクロ波焼結炉を準備した。炉の大きさは2.45Ghzのマイクロ波波長と、目標とするイオンソースのサイズが直径50mm程度であることを考慮して決めた。マイクロ波の出力は定常で1.3kW、パルスモードで2.0kWとした。放射熱は純粋の冷却水循環装置によって除去する。マイクロ波電源は、イオンソースの運転時に温度制御を遠隔操作できるように、外部制御可能なものとした。現在この炉を組み立て、出力試験を行いつつある段階である。