2018 Fiscal Year Research-status Report
密度限界へ遷移する非中性プラズマの時空間構造解明と大強度イオンビーム制御への応用
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17K05724
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
曽我 之泰 金沢大学, 数物科学系, 助教 (90525148)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊池 崇志 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (30375521)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 非中性プラズマ / 軸方向エネルギー分布計測 / ExBドリフト回転 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Malmberg-Penningトラップに捕捉した高密度電子プラズマを外部電位操作により磁場方向に圧縮し，その過程で生じるエネルギー分布関数の時間発展を実験，数値計算の両面から検討することにより，重イオン慣性核融合のエネルギードライバーにおけるビーム圧縮に対して有用な基礎データを提供することが本研究の目的である．
本年度は，エネルギー分布関数の新たな計測法の開発をおこなった。従来，Malmberg-Penningトラップに捕捉した電子プラズマの磁場方向エネルギー分布計測は，観測側の電位障壁を様々なレベルに設定し，エネルギー選択をおこなうことによりおこなっていた。しかし，従来の方法でエネルギー分布関数を得るためには，(1)計測対象である電子プラズマの再現性，(2)エネルギー選択した電子数データに対する障壁電位での微分操作，(3)エネルギー選択した電子数データ取得するための数十の実験ショット，以上の３項目が必須であり，本研究で対象としている極端な非平衡状態にある電子プラズマのエネルギー分布関数の実験的な決定は，上記(1)，(2)の観点から困難であることが分かった。そこで，電子プラズマが円筒導体壁に誘起する鏡像電荷に由来する電場と，閉じ込め磁場によって電子プラズマがおこなう容器軸周りのExBドリフトを利用して，分布関数導出のための電子のエネルギー選択を，わずか１ショットで空間分解することにより取得する方法を試みた。従来の方法でも計測可能な電子プラズマ生成直後の対向する速度成分を有する状況を計測対象とした。初期実験の結果，今回開発した手法で得た分布関数は従来の方法によるものとよく一致した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
強磁場装置を用いた電子プラズマ圧縮実験については遅れている。しかし電子プラズマのエネルギー分布関数計測法を開発できたことは大きな進捗であり，総合して進捗状況はやや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在やや遅れている超電導磁石を備えた電子プラズマ閉じ込め装置の起ち上げを継続し，高密度電子プラズマを生成する。初期分布生成後，閉じ込め電位分布の制御により，軸方向長さ1/10まで電子プラズマを圧縮し，本年度開発したエネルギー分布計測法を利用して分布関数を測定する。圧縮方法と圧縮時間に対する密度・エネルギー分布の時間発展の依存性を明らかにし，空間電荷に支配されたビームのエミッタンス変化として解釈する。
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| Causes of Carryover |
実績の概要で述べたように超電導磁石による強磁場装置の起ち上げが遅れているためである。新装置起ち上げの整備を次年度使用額でおこなう。
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Research Products
(3 results)
