2018 Fiscal Year Annual Research Report
Transport and control of plasma momentum associated with a plasma-gas interaction in a plasma thruster
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16H04084
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高橋 和貴 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80451491)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小室 淳史 東北大学, 工学研究科, 助教 (70733137)
鷹尾 祥典 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80552661)
安藤 晃 東北大学, 工学研究科, 教授 (90182998)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | プラズマ・核融合 / ヘリコンスラスタ / 電気推進 / プラズマガス相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である平成30年度は，Momentum Vector Measurement Instrument を用いて，壁面へ損失する運動量の空間分布計測を実施することに成功し，プラズマ密度ピークの位置によって損失分布が変化することが明らかになった．特に，外部磁場強度を増強した際に損失が抑制される点に加えて，中性粒子導入位置によって損失分布が変化することが実証された点で，大きな学術的進展があったといえる．これらの結果は，これまで提案してきたプラズマ‐中性粒子相互作用と矛盾ない結果であり，スラスタの高性能化へむけた基盤となる．さらに損失分布の計測に基づいて，内径が変化するプラズマ源を設計・製作し，プラズマ運動量の壁面損失を抑制することで，推力の増強が可能であることを明らかにした．また，磁場強度をサーベイした際には，弱磁場ヘリコン波が効率よく励起され，密度ピークがスラスタ出口近傍へとシフトし，下流へ放出されるプラズマ流束の増加と付随する推力増加が起こることを明らかにした．
また，フライトモデル開発へ向けた周辺機器の開発にも着手し，可変キャパシタを使用しない周波数調整型の高周波プラズマ発生技術を実現し，周辺機器の小型化に関する開発も実施した．ここでは，dc-rf変換効率が75%程度の周波数40MHz帯の高効率周波数可変アンプと電圧制御発振器および電圧可変アッテネータを組み合わせた制御を行い，比較的高速にインピーダンス整合が可能であることを示した．また永久磁石のみを用いた磁気ノズル形成に関しても数値解析を実施し，最大磁場強度400Gauss程度が可能な新たな磁石配置を考案し，今後の高性能化へ向けた開発を着実に進めた．
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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