2022 Fiscal Year Annual Research Report
Plasma momentum transport and detachment from a magnetic nozzle
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19H00663
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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) |
永岡 賢一 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (20353443)
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) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 磁気ノズル / プラズマ流 / 運動量輸送 / ディタッチメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気ノズルプラズマ流の運動量輸送・変換・損失過程およびディタッチメントに関して，広範なパラメータ領域を包括した実験を主軸とした研究を行った結果，以下の知見を得た．
1- x,y方向の磁場を印加可能なソレノイドコイル群により磁場の湾曲を二次元で変更可能なシステムを構築し，磁気ノズルプラズマ流ベクトルをソレノイド電流の組み合わせにより，二次元で制御可能であることを実証し，磁気ステアリングが可能であることを示した．．
2-2MHz帯で作動する大口径プラズマ源の基礎特性を評価し，高密度プラズマ発生時に，プラズマ源下流域で収束したイオンビームが発生することを明らかにした．その結果，非磁化状態のイオンは磁気ノズルから離脱可能である可能性を示した．
4- ヘリコンMPDスラスタにおいて，磁力線が伸長すると思われる領域においてプラズマ流が急激に減速する現象に関して，中性粒子圧力，すなわち中性粒子との平均自由工程を変更して実験を実施し，減速が起こる領域が変化しないことを明らかにした．すなわち，衝突の効果ではなく，磁気ノズルとの相互作用によって減速していることを明らかにした．
5- 計算機シミュレーションにより，磁気ノズル中を膨張する電子のポリトロープ指数を評価し，実験で観測された値とほぼ同等の値を示し，磁気ノズル中で電子冷却が起こることを再現した．
6- FPGAおよびAD/DAコンバータを搭載した制御ボードを搭載したヘリコンスラスタにおいて，5-10msec程度で高速でインピーダンス整合が可能であることを示し，さらに下流域において磁力線から離脱するイオンビームが存在することを明らかにした．
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| Research Progress Status |
令和4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 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] The Blue Core Paradigm2022
Author(s)
Rod Boswell, Felicien Filleul, Antonella Caldarelli, Christine Charles, Kazunori Takahashi, Alex Bennet
Organizer
The 75th Annual Gaseous Electronics Conference
Int'l Joint Research / Invited
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