慣性静電閉じ込め核融合における収束イオンのダイナミクスとポテンシャル構造

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22540507
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 多幾山 憲 広島大学, 大学院・工学研究院, 教授 (40112180)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 難波 愼一 広島大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (00343294)
• Keywords: 慣性静電閉じ込め / ポテンシャル構造 / ドップラーシフト / レーザー誘起蛍光偏光分光法 / プラズマ電場計測

Research Abstract

本研究の目的は、慣性静電閉じ込め(IEC)プラズマコアに形成される収束イオンによるポテンシャル構造とバルマーα(Hα)線のドップラーシフトをそれぞれ別な方法で測定し、両者の相関から集束イオンのダイナミックスを解明することである。本年度の目標はHα線のドップラーシフトの測定である。
既設の真空容器の中心に、径方向の透過率が高い円筒型陰極(中心軸をz軸とする)を設置し、z軸に直交するx,y軸上に4枚の金属板を軸対称性が高くなるよう中心から等距離の位置に陽極として設置した。真空容器内に水素・ヘリウム混合ガスを導入し、直流高圧電源により電極間に高電圧を印加し、円筒型陰極内に円柱状プラズマコアを生成した。
プラズマコアから陰極外側に向かって斜めに走る4本のビーム状発光に含まれる水素原子のHα(656nm)線のスペクトル形状を、z軸に直交しかつビームに対して平行な方向から測定した。その結果、中心波長位置の鋭いピークとその両側に大きく広がったウイングの二つの成分からなるスペクトルが得られた。このウイングは、Hα線のドップラーシフトによるもので、特徴的なステップ状の構造を持っている。このドップラーシフトを、放電により生成しだ高速のH^+,H_2^+,H_3^+イオンとバックグラウンドガスとの荷電交換反応により生成した高速の水素励起原子に起因すると仮定して解析した結果、イオンは、印加電圧による加速だけでなく、イオンの収束によって陰極内に形成されたポテンシャルによっても、加速や減速を受けることを見出した。
次年度は、レーザー誘起蛍光偏光分光法を用いて、収束イオンポテンシャルの直接測定を行い、今年度得られた結果と比較検討する。