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アルファ粒子計測用高電流密度ヘリウム水素正イオンビーム源の評価

研究課題

研究課題/領域番号 18035017
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

榊田 創  産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 主任研究員 (90357088)

研究分担者 小口 治久  産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 研究員 (20356976)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
9,000千円 (直接経費: 9,000千円)
2007年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
2006年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
キーワードヘリウム水素イオン / アルファ粒子 / 核融合プラント / 中性ヘリウム粒子ビーム / イオン源 / 質量分析器 / ITER / 中性粒子ビーム装置
研究概要

国際熱核融合実験炉において生成されるアルファ粒子の空間・速度分布を計測するために,高電流密度のHe以上の重い粒子のイオンビームを燃焼プラズマ中に入射するシステムが考えられている.入射された中性ヘリウム(He^0)粒子は,アルファ粒子と荷電交換反応を行う.その際,アルファ粒子は高エネルギーのHe^0に変換され,エネルギーアナライザーにより計測される.He^0ビーム生成法の一つとして,イオン源でヘリウム水素イオン(HeH^+)を生成し1次ビームとして取り出した後,HeH^+成分のみを磁場で分離し,1MeV程度まで加速する.その後,中性化セルでHe^0に変換しプラズマ中に入射することが考えられている.そこで,産総研で開発したビームシステムを用いてヘリウムと水素の混合ガスを用いたビーム引き出し実験を300Vで行った結果,HeH^+を多く生成することが可能な条件を見出した(前年度までの成果).
平成18から19年度にかけて,エネルギー20kV程度の全ビームからHeH^+の電流成分のみを電磁石で分離し,電流の割合を計測し,実際の計測において必要とされる電流密度が得られるかを評価するシステムの設計・製作・実験を行った.加速電圧約20kVで,全電流(H^+,H_2^+,H_3^+,H_e^+,HeH^+)から各ビーム成分を磁場で分離し各電流を計測した結果,HeH^+ビームの割合は全ビームの約0.3%程度である事が見出され,一桁程度割合を高める必要が有ることが判明した.つまり,20kVの領域ではHeH^+ビームが,チャンバー内に存在するガスにより解離されている可能性がある.以上の結果から,イオン源から1keV程度以下もしくは300keV程度以上で混合ビームを引き出し,その後にHeH^+成分を分離しかつ1MeV程度まで加速するシステムがより実用化の可能性が高い.今後は当該システムの設計と原理試験が必要となる.

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (8件)

  • [雑誌論文] アルファ粒子計測用高電流密度ヘリウム水素正イオンビーム源の評価2008

    • 著者名/発表者名
      榊田 創
    • 雑誌名

      第4回科研費特定領域「プラズマ燃焼のための先進プラズマ計測」シンポジウム(2008, 2月8日, 熱海)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] 産総研におけるビーム源開発2007

    • 著者名/発表者名
      榊田 創
    • 雑誌名

      核融合科学研究所共同研究研究会「負イオン生成および負イオンビーム加速とその応用」査読無

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] アルファ粒子計測用ヘリウム水素正イオンビームの電流密度評価2007

    • 著者名/発表者名
      榊田 創
    • 雑誌名

      プラズマ核融合学会第24回年会予稿集 査読無 29pC13P

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] 高電流密度多種材イオンビームを用いた研究展開2007

    • 著者名/発表者名
      榊田 創
    • 雑誌名

      平成18年度産業技術総合研究所逆磁場ピンチ研究会,(2007,3月,つくば)

      ページ: 5-5

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] アルファ粒子計測用へリウム水素正イオンビームの電流評価システム2007

    • 著者名/発表者名
      榊田 創
    • 雑誌名

      第62回日本物理学会年会講演概要集,(2007,3月,鹿児島) 62・1

      ページ: 223-223

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of Strongly Focused High-Current-Density Ion Beam System and Its Application for the Alpha Particle Measurement in ITER2006

    • 著者名/発表者名
      榊田 創
    • 雑誌名

      Proc. 21st IAEA Fusion Energy Conference (2006, Chengdu) FT/P5

      ページ: 2-2

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Production of Helium-Hydrogen Positive Ion Beams for the Alpha Particle Measurement in ITER2006

    • 著者名/発表者名
      榊田 創
    • 雑誌名

      Proc. 33rd European Physical Society Conference on Plasma Physics (2006, Roma) 30I・P1

      ページ: 123-123

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 中性Heビームの高温プラズマへの入射による準安定状態比率計測の可能性2006

    • 著者名/発表者名
      平野 洋一
    • 雑誌名

      プラズマ核融合学会第23回年会予稿集,(2006,11月,つくば)

      ページ: 196-196

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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