2017 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding a magnetic nozzle plasma flow dynamics and extension to a high power electric propulsion
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26247096
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
安藤 晃 東北大学, 工学研究科, 教授 (90182998)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 和貴 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80451491)
永岡 賢一 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (20353443)
國中 均 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (60234465)
小室 淳史 東北大学, 工学研究科, 助教 (70733137)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | プラズマ・核融合 / 惑星探査 / ロケット / 電気推進 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である平成29年度は，大電力プラズマスラスタへの研究展開を目的として，プラズマ生成・加速電力を増大させ，その際に流速・推力計測を行った．
MPDスラスタでは，ラバールノズルおよび発散磁場を形成した際の放電電流分布の計測と推力発生領域の検討を行い，スラスタ下流部への放電電流の染み出しの効果について明らかにした．とくにラバールノズル印加時においては下流域への電流染み出しが顕著になり，同時に推力が増大することが明らかになった．また放電領域が下流部へと移動することで，スラスタ内壁におけるエネルギー損失が抑制された可能性が高く，大電力スラスタで問題となるエネルギー損失の抑制に対して一つのアプローチ法の可能性を与えた．
二段加速型スラスタやVASIMRスラスタに関しては，高周波によるプラズマ生成と加速機構を独立して制御できるため，それらの効果に関して調べた．プラズマ生成部においては効率よく高周波電力が吸収される一方で，加速部でのエネルギー結合効率に課題があることが分かり，将来的な大電力化へ向けた課題を明確にした．
ヘリコンスラスタにおいては，高エネルギー電子の空間的な挙動を明らかにし，高周波アンテナ近傍で生成された高エネルギー電子が磁力線に沿ってプラズマ源内壁へと損失していることが示唆された．この知見を基に絶縁管形状を変更し壁面損失の抑制を試みたところ，約15-20%程度の推力増強が可能であることが分かり，スラスタ構造へのエネルギー損失抑制につながる知見が得られ，大電力化へ向けた性能改善の指針が明らかになった．
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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