2018 Fiscal Year Research-status Report
Beam extraction boundary physics and control of particle dynamics for steady state negative ion sources
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18KK0080
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
永岡 賢一 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (20353443)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮本 賢治 鳴門教育大学, 大学院学校教育研究科, 准教授 (00532996)
木崎 雅志 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (70598945)
高橋 和貴 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80451491)
中野 治久 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (90442524)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 負イオンビーム / 準定常負イオン源 / ビーム光学 / 粒子ダイナミクス / 負イオンビーム引き出し界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高性能負イオンビームの開発研究は、磁場閉じ込め核融合研究や大型加速器実験の進展を支える重要な基盤技術として、大電力化、定常化が進められてきた。本研究では、間近に迫る国際熱核融合実験炉（ITER）計画を進めるうえで、急務の課題となっているビーム光学設計の最適化のための課題解決を目指す。具体的には、マックスプランク研（ドイツ）で試験が開始されているITER用高周波負イオン源に、日本（核融合研）で開発されているビーム引出領域の負イオン挙動計測と負イオンビーム引出界面の密度分布計測を実施する。これにより、1000秒オーダーの準定常負イオン源において、負イオン生成からビーム引出までの負イオンダイナミクスの評価、及び電子が極めて少ない（1%以下）プラズマのビーム引出界面形成の物理モデルを構築することにより、ビーム光学設計の課題を解決し、準定常負イオンビームの飛躍的な高性能化を実現する。
2018年度は、共同研究のキックオフ会合をマックスプランク研究所で開催し、具体的な共同実験の提案を行い、計測装置の設計条件、設置環境、取り合い等の確認作業を行った。ビーム検出器は、日本側で設計製作を実施し、計測器の設置方法及び外部駆動方法に関する設計は、マックスrプランク研究所側で行うことに合意した。2019年度から具体的な計測器の設計、製作に取り掛かるための準備が完了でき、2018年度の当初予定通りの計画を実施できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本共同研究は、2018年から2022年の5か年計画で申請書通りに採択された。5年間に実施する内容は、2018年度の計画は、3つの共同実験を行うことにより、負イオンビーム光学設計の課題を解決する。具体的な共同実験項目は、
実験１：負イオンビーム界面の電磁場応答評価
実験２：粒子ダイナミクス制御
実験３：最適化プラズマ電極によるビーム光学改善の実証
である。2018年度の計画は、まず、実験1取り組みを開始することであり、本共同研究のメンバーでマックスプランク研究所を訪問し、具体的な共同実験の提案を行い、計測装置の設計条件、設置環境、取り合い等の確認作業を行った。ビーム検出器は、日本側で設計製作を実施し、計測器の負イオンビーム試験装置BATMANへの設置方法及び外部駆動方法に関する設計は、マックスプランク研究所側で行うことに合意した。実験２、実験３についても計画を議論し、必要性を共有できた。以上の理由により2018年度の当初予定を十分に達成することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本共同研究は、2018年から2022年の5か年計画で申請書通りに採択された。5年間に実施する内容は、2018年度の計画は、3つの共同実験を行うことにより、負イオンビーム光学設計の課題を解決する。具体的な共同実験項目は、
実験１：負イオンビーム界面の電磁場応答評価
実験２：粒子ダイナミクス制御
実験３：最適化プラズマ電極によるビーム光学改善の実証
である。実験1については、2019年度に計測器の設計、製作を日本側で完了する。また、計測器の設置方法、および駆動方法の設計をマックスプランク側で設計、装置改造を行う。2019年度内に取り付け完了、2020年度に実験の実施の予定である。
実験２については、研究分担者の中野氏が先方のマックスプランク研と実施してきた共同研究との連携が可能であることがわかり、中野氏を中心に2019年度から取り組む。具体的には、稼働式静電プローブの改造と粒子挙動を制御をビーム計測と合わせて実施する。この実験は、負イオンビーム試験装置ELISEを使って実施する予定である。実験３は、これらの成果を受けて、2020年から具体的に取り組む計画である。
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| Causes of Carryover |
研究分担者の派遣が不要になったため、繰越金が生じた。
2019年度の研究について、計測器の設計、製作が順調に進んだ場合に計測器取り付け時に対応するための旅費として繰越金を使用予定である。
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