2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study of combined system of cusp and traveling wave types for fusion direct power generation
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16H04317
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
竹野 裕正 神戸大学, 工学研究科, 教授 (90216929)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中本 聡 神戸大学, 工学研究科, 助手 (10198260)
市村 和也 神戸大学, 工学研究科, 教室系技術職員 (20756001)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 核融合 / 新エネルギー / 直接発電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画の要である複合プラズマ源について，高速イオン源・熱プラズマ源でそれぞれ独立したイオン種のプラズマ生成を同時に達成し，生成機能としては完成した．それぞれから，イオン－イオン分離実験に必要な粒子束を引き出すことについて，動作特性を調べた．
高速イオン源では，引き出し電圧に対して概ね理論に沿うイオン束が得られたが，熱プラズマ源中を通過する量が十分でない．引き出し口直下の収束電極の改良で改善はされたが，熱プラズマ源の外部磁場が高速イオンの通過に影響しており，この原因が未だ不明である．熱プラズマ源からの粒子束は装置端に設置したファラデーカップで測定するが，粒子束選別用グリッドのバイアス極性に対する粒子束信号の不一致も不明事項として残っている．これらの一部は，第26回土岐コンファレンスで発表した．
プラズマ源本体以外の統合実験のための準備実験の一つとして，熱プラズマの引き出しに交流バイアスを適用することを発案し，既設装置で効果を調べた．交流電圧変化に対する粒子束の応答は確認できたものの，粒子束を増大する効果は十分でない．もう一つの準備実験の進行波型変換器の動作に関しては，新変調方式に対する減速実験結果と，昨年度見出した集群による粒子束の散乱について，PLASMA Conference 2017で発表した．後者の散乱現象については，詳細な情報を得るべく，測定電極を改良した．現時点の測定結果としては試験的なものにとどまっているが，良好な動作を示しており，さらに条件依存性などの測定を行う予定である．
統合実験のための拡張真空容器部分は予定通り完成しているが，プラズマ源の動作を完成させてから，装置改造へと進める予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
計画全体としての遅延は昨年度の実績から生じている．昨年度は複合プラズマ源の設計に関わる点であったが，今年度は同じ複合プラズマ源の動作に関わる点である．実績欄で説明したように，理解し難い動作でその原因が未解明のものがいくつかある．この問題による遅延が，昨年度の遅延に加わることとなった．
複合プラズマ源の動作が十分でないと，本計画の実施は困難であるので，放置し難いものである．そもそも複合プラズマ源の開発自体が，新しい着想に基づく装置の構築であり，研究課題の一つである．予想外の動作特性が現れることもやむを得ないと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
第一に複合プラズマ源の動作改善を行う．高速イオンの引出に関しては，収束電極の構造の見直しが必要と予想している．ガス流量や高周波電力の変化範囲の拡張も行い，ビーム引出の最適条件を探索する．複合プラズマ源の動作に関する問題の一つは，粒子束の測定系にある可能性もある．測定用ファラデーカップの設置容器が小さいために，測定器内のガス圧が高い恐れがある．その場合は，むしろ拡張真空容器を含めた装置改造を進め，測定器をより広い容器内に設置するることにより，改善できる可能性もある．プラズマ源の動作改善自体はもちろん進めるが，装置改造を通じた改善の可能性も考え，信号強度が小さいままでも，測定機器で把握可能な範囲であれば，装置改造を進める．
また，準備実験の位置付けである，プラズマ源への交流バイアス印加による引出しでは，交流電圧供給回路の見直しを行い，改造前の個別装置で効果を確認した後に，得られた知見を複合プラズマ源にも適用して効果を確認する．もう一つの準備実験である，進行波型変換器の動作については，昨年度に改良した測定電極を用いて個別装置内での実験を行う．集群に伴う散乱の定量的な把握を行い，その結果から得られた知見を，装置改造に反映させる．
さらに，改造装置でのカスプ型－進行波型の統合実験を行う一方で，数値計算コードの整備を進め，実験装置条件での数値計算を行う．実験結果と計算結果とを照合した統合装置設計法についてとりまとめる．
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