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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Studies on temporal variation analysis of modulation effect and self-excitation in a traveling wave direct energy converter

Research Project

Project/Area Number 20H02131
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

竹野 裕正  神戸大学, 工学研究科, 教授 (90216929)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古川 武留  神戸大学, 工学研究科, 助教 (70845122)
中本 聡  神戸大学, 工学研究科, 助手 (10198260)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords核融合 / 新エネルギー / 直接発電 / 進行波型直接エネルギー変換器
Outline of Annual Research Achievements

計画の最終年度として,模擬実験装置の下流端に径方向分割電極系を設置し,条件変化に対するイオンビーム電流の径方向分布を測定した.イオン分離電界形成用電極系は,通常,正の直流電圧が印加され,この場合電極系は静電レンズとして作用する.静電レンズ作用による軌道変化を確認した上で,電極に高周波電圧を印加することにより変調器を模擬して,ビームの径方向分布の変化を調べた.
実験はエネルギー1~2keVのヘリウムイオンビームを対象とした.電極が接地電位の場合,ビームは自身の電界によると考えられる発散軌道となる.電極への0~400Vの直流印加によって,理論通りの静電レンズ作用が観測された.定性的には,印加電圧の増大に応じて,ビーム電流は中心部で増大し,周辺部で減少する.増大・減少の分岐点の径方向位置は,ビームエネルギーと印加電圧で変化する.
代わって,周波数3~9MHz,電圧振幅0~300Vの高周波を印加した.直流に比べて増大・減少の量は小さくなり,また増大・減少の分岐点の径方向位置などが複雑に変化する.直流の様に,一つの分岐点の内外で増大・減少するのではなく,測定範囲内にいくつも分岐点が生じる場合がある.また,高周波の周波数による変化も観測される.定性的には,周波数が低い方が増大・減少の量は大きいが,その程度はビームのエネルギーに依存する.
高周波の印加は変調器の簡易的な模擬ではあるが,変調電極-測定電極間に集群点が存在する条件となっており,観測される複雑な変化は,変調散乱の効果が含まれていると考えられる.今後,粒子軌道計算を併用して測定結果を分析することにより,変調散乱の効果が見積もれると期待される.

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (3 results)

All 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Examination of Efficiency Dependence on Deceleration Voltage in a Traveling Wave Direct Energy Converter Simulator2023

    • Author(s)
      TAKENO Hiromasa、SHIBATA Kazuhiro、NAKAMOTO Satoshi、FURUKAWA Takeru、NAKASHIMA Yousuke
    • Journal Title

      Plasma and Fusion Research

      Volume: 18 Pages: 2405053~2405053

    • DOI

      10.1585/pfr.18.2405053

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ヘリウム3燃料核融合直接発電模擬実験における高速イオンの径方向散乱についての研究2023

    • Author(s)
      中西快, 中本聡, 古川武留, 竹野裕正, 宮澤順一, 後藤拓也
    • Organizer
      第40回プラズマ・核融合学会年会
  • [Presentation] ヘリウム3燃料核融合直接発電における熱化イオンの分離軌道解析のための模擬実験2023

    • Author(s)
      清水悠真, 中西快, 竹野裕正, 中本聡, 古川武留, 宮澤順一, 後藤拓也
    • Organizer
      第40回プラズマ・核融合学会年会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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