2013 Fiscal Year Research-status Report
核融合直接発電のための高周波電界を用いた荷電粒子分離改善法の研究
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25420255
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
竹野 裕正 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90216929)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中本 聡 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助手 (10198260)
八坂 保能 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30109037)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 直接発電 / カスプ型直接エネルギー変換 / 高周波動重力 |
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| Research Abstract |
今年度は，既設実験装置について，複数の故障に見舞われたため（達成度の理由参照），いくつかの内容変更を余儀なくされた．
今年度実施を計画していた，低密度プラズマに対する実験では，既設のメッシュ電極を放射アンテナとして代用し，高周波印加実験を行った．放射アンテナ電極下流に配置した捕集電極において電圧－電流特性を得たが，高周波の電位変動が影響していると思われるいびつな特性であった．高周波変動を仮定して解析を行ったところ，カスプ磁場の傾斜が強い条件下では，高周波の印加に伴い，特性が変化していることが確認できた．電子の挙動を考えた場合，高周波の電界方向と静磁場方向が一致するような，傾斜が弱い（カスプ磁場でない）条件の方が効果があると予想されるが，実験結果はむしろ逆の傾向を示した．今後，高周波の電位変動が測定へ与える影響を小さくするよう，改良を進める予定である．これらの一部は，国際土岐コンファレンスで発表した．
また，一部の電圧－電流特性では，掃引電圧の途中で特異な変化が見られた．時間変化波形の評価から，電極系での放電が予想されるが，必ずしも高い電圧で起こっておらず，原因は解明できていない．何らかの高周波作用の可能性も否定できないので，追加実験で追及する予定である．
一方，粒子起動計算での高周波動重力効果の扱いとして，当初計画にある高周波作用の導入から始めるよりも，ポワソン・ソルバーの導入を先行させた方が，全体としては速く進められると判断し，後者を進めた．ポワソン・ソルバー自体だけでは，本課題に直接関わる結果は得られないが，コードの妥当性の確認として別課題で使用し，矛盾ない結果が得られることを確認した．この結果は，プラズマ・核融合学会第30回年会で発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
計画が遅れた最大の理由は，既設実験設備の故障にある．
研究開始早々にプラズマ生成用高周波電源の制御系統が故障した．当初，故障機の修理を想定して，研究の主眼である粒子分離用の新規導入高周波電源の予算を大幅に削減した．これは，導入する機器を安価なコンポーネントとして，不足する部分を手持ち部品等と自作とで等価なものを構成するものである．しかし，次項の問題が発生したため，故障機自体も修理を断念し，同様に手持ち部品と自作とで故障機と等価なものを構成した．手数がかかるため時間効率が低下するが，実験の本質的な条件は確保している．
次いで，真空排気のためのターボ分子ポンプの1台が規定速度まで加速しなくなった．古い機種であり修理も困難なため，代替機を新規購入せざるを得ず，研究計画遂行のためには，補助金の使途の大幅な変更を余儀なくされた．この購入に至るまでに，ポンプを正常動作させるための条件変化の試行錯誤や，ポンプなし装置での実験を試すなど，想定外の時間がかかることとなった．
これらの機器トラブルへの対応のために，大幅な時間損失があったため，当初計画よりも遅れる事態となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
計画の遅れは，実験装置のトラブルが原因であり，課題自体に問題があるわけではないので，基本的には計画に沿って進める．ただし，機材のトラブルは今後も可能性があり，また，手持ち・自作機器での代用により時間効率も低下しているため，実験内容をより本質的なものに絞って，予算および時間の不足を補う．
平成26年度は，低密度プラズマに対して追加実験を行い，特異な電圧－電流特性の原因をまず調べる．測定の効率化のために当初から導入予定の電圧掃引電源の整備を進める．また，当初から予定の電流励起型放射アンテナを導入し，特性の変化など，その効果を調べる．ある程度これらの目途がたてば，高密度プラズマに対する実験の準備を進める．予算の状況を確認しつつ，ガスのパルス導入のための機器の整備を行い，低密度プラズマと同様に分離実験を進める．特性の変化など，高密度プラズマ特有の事象があれば，追及する．
粒子起動計算では，これも当初計画した，高周波動重力効果およびポワソン・ソルバーの両者を含んだ計算コードを整備する．高周波動重力効果の有無で計算を実行し，実験結果と比較する．高密度プラズマの実験が十分進展していれば，密度依存に対しても計算を実行して実験結果と比較し，実験結果の説明に使用する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
達成度の理由に記載したように，既設装置の故障に伴い，予定外の機器の購入など，大幅な補助金の使途変更があった．老朽化して故障の可能性がある機器は他にもあるため，今後のトラブルに対処できるよう，代替手段のあるものについては，作業手数が増えても予算使用をできるだけ抑える方向で使用してきた．このため，次年度使用額が生じた．
上記の理由に記したように，そもそも節約した目的が，既設設備に故障などが生じた場合の修理ないし代替機の入手であるので，これらの事態が生じた場合は，その用途に使用する．特に問題が生じなかった場合は，計画推進の加速のために，作業手数を減らせるような機材の購入等に使用する．
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