| 研究課題/領域番号 |
19K03783
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14010:プラズマ科学関連
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| 研究機関 | 鳴門教育大学 |
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研究代表者 |
宮本 賢治 鳴門教育大学, 大学院学校教育研究科, 教授 (00532996)
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| 研究分担者 |
畑山 明聖 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 名誉教授 (10245607)
星野 一生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (50513222)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | プラズマ / 核融合 / 加速器 / 重水素 / 負イオン源 / 数値シミュレーション / PIC法 / モンテカルロ法 / 負イオン / 同位体効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は重水素負イオン源について、運動論的粒子モデルに基づく数値計算シミュレーションにより、負イオン源のドライバー領域から引出・加速部までを総括的にモデリングし、「研究の目的」に挙げた同位体効果と呼ばれる水素の場合と異なる物理特性のメカニズムを解明することが目的である。そして得られた知見により、核融合や医療用加速器等において、研究開発が進められている重水素負イオン源の実現に貢献する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では重水素負イオン源の同位体効果の１つである電子電流の増加の原因について、水素と重水素の原子・分子衝突過程を考慮した0次元モデルによる解析と電子輸送解析用数値シミュレーション（KEIO-MARCコード）の両方で検討した。
まず0次元モデルについて、水素と重水素のイオン化の実効的な反応速度係数や正イオンの輸送損失時定数の違いにより、重水素の方がプラズマ密度が約1.7倍高い結果が得られた。またKEIO-MARCコードでも同様の結果を得ることができた。以上から重水素化することで電子電流が増加するのは、イオン化の実効的な反応速度係数や正イオンの輸送時間の違いが原因であることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究を通して得られた知見は、世界の次世代エネルギーとして有望である核融合発電の実現へ貢献できると期待される。さらに、次世代のがん治療法であるBNCT等で用いられる医療用加速器の開発への貢献が期待できる。
また本研究では、負イオン源に形成されるイオン性プラズマの界面構造、荷電粒子の輸送過程、電磁場応答性等の解析を行う。そのため学術的には、非相対論に限られるが、宇宙の電子・陽電子プラズマの静電波動の伝搬や輸送過程の理解に大きな進展をもたらすと期待される。すなわち実験室プラズマ研究から宇宙プラズマ研究への新たな貢献という観点から、プラズマ物理の新領域の開拓が期待される。
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