2017 Fiscal Year Research-status Report
高振動励起水素分子の電子分光法による核融合周辺プラズマ診断
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16K05636
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
星野 正光 上智大学, 理工学部, 准教授 (40392112)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電子分光 / 衝突断面積データ / 加熱分子 / プラズマ関連分子 / プラズマ素過程 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請は，国際熱核融合実験炉（ITER）のような磁場でプラズマを閉じ込める中で起こる緩やかな拡散現象により，主プラズマから漏れ出した荷電粒子を壁と衝突させることで中性化させ，高効率で排気するダイバータ周辺の低温プラズマ中の挙動を理解するため、荷電粒子，炉壁，中性水素原子・分子間の複雑な相互作用による反応素過程の定量測定を目的とした。特に，先行研究により高温タングステン表面と水素分子の相互作用によりボルツマン分布では説明できない高振動励起水素分子生成が報告されていることに着目し，その高振動励起水素分子の低エネルギー電子分光法による断面積測定を目指している。この壁と水素分子の相互作用により形成された高振動励起分子とプラズマ中の軽い電子との衝突断面積の定量データは，従来のプラズマモデリングでは考慮されない励起分子の寄与を与えることから，より現実に近い精密なモデリングの基礎データを提供できる。
平成28年度から29年度にかけては，主に装置の開発および動作確認テストを行ってきた。平成28年度に行った水素分子加熱炉装置の設計開発，真空排気装置の設置，先行研究の検証実験を行うための質量分析装置の立ち上げに加え，平成29年度は，新たにタングステン表面と水素分子の相互作用を理解するためのノズルのテスト実験と，実際に使用する低エネルギー電子分光装置の動作テストを行うために、室温における水素分子をはじめとする様々なプラズマ関連分子の電子エネルギー損失分光実験を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成28年度に行った実験装置の開発と準備に引き続き，平成29年度は，それぞれ独立の真空層を用いて開発された分子線加熱装置の動作テスト，およびすでに準備されている既存の電子分光装置の動作確認実験を室温の水素分子標的をはじめ，様々なプラズマ関連分子に対して行い，電子衝突断面積を測定した。当初の計画では，平成29年度中に加熱水素分子の低エネルギー電子分光実験を行うことを予定していたが，水素分子加熱装置の電源回路系と冷却水循環装置のトラブルにより，その改善・改良に時間を要したことから当初の計画からわずかに遅れている。
平成30年度早々には，すでに動作の確認された電子分光装置の真空層へ加熱ノズルを導入し，加熱水素分子の電子エネルギー損失スペクトルの測定を行う予定である。。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は，これまで開発した装置を実際に用いて，加熱された振動励起水素分子の電子エネルギー損失スペクトルの測定を行い，高振動励起水素分子の生成確認を，超弾性散乱（振動励起状態からの脱励起過程）のピークから行う予定である。高振動励起水素分子の数密度はかなり小さいことが予想されることから，測定時間は従来の室温の測定に比べ長時間を要する。統計の良い信頼性の高い測定データを得て，かつその断面積の定量測定を得るために，平成30年度後半までの継続的な測定を予定している。定量測定の性質上，加熱による漏れ磁場の影響などによる定量測定の困難さが生じた場合には，新たに磁場遮蔽用のミューメタルの導入や基準データの測定を重点的に行い，最終年度である本年度中には成果を報告したいと考えている。それ以上に測定や再現性の確認に時間を要し，申請書の計画通り進まない場合には，すでに稼働している電子分光装置を用いた電子衝撃によるプラズマプロセス分子の基礎定量データを測定し，本申請と比較できる信頼性の高いデータを得る予定である。
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