| 研究課題/領域番号 |
19K03795
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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14020:核融合学関連
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| 研究機関 | 東海大学 |
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研究代表者 |
利根川 昭 東海大学, 理学部, 教授 (90197905)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 核融合発電 / 加熱用中性粒子加熱装置 / 負イオン源 / 非セシウム型 / シートプラズマ / 体積生成法 / 高電流密度 / 磁気フィルター / 核融合 / 大電流 / 長寿命 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
将来の代替エネルギー源として開発が進められている国際熱核融合装置用の負イオン源として、セシウムを用いた高周波型大電流負イオン源の開発が行われている。しかし、この負イオン源では、長パルス時でのビームの安定性、導入するセシウム量の最小化、負イオン源内壁温度の制御等、解決しなければならない課題が存在する。本研究で提案している高密度シートプラズマを用いた、長寿命・大電流・メンテナンスの容易な非セシウム型の負イオン源を開発することにより、現在開発がすすめられているセシウム型負イオン源の数多くの課題を根本的に解決することだけでなく、DEMO級核融合装置の定常化運転にも大きく貢献することができる。
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| 研究成果の概要 |
シートプラズマ装置(TPDsheet-U)で非Cs型負イオン源の開発研究を推進した。単孔/多孔電極を用いてTPDsheet-UからH-イオンの引き出しに成功した。単孔電極において、負水素イオンビームの電流密度(JC(H-)は、引き出し電圧10kV,放電電流Id=90AでJC(H-)は、約7.5mA/cm2得られ、Csを含むITER用H-イオン源の約1/4である。また軟磁性フィルターを開発し電子電流JEG(e)/JC(H-)を0.4以下に低減した。更にシートプラズマを用いた非Cs型負イオン源（TPDsheet-NIS）の設計を行い、大電流負イオン源としてのスケーリングを確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
将来のDEMO級核融合実証炉では、長寿命でメンテナンスの容易な中性粒子ビーム入射装置用負イオン源を開発することが必須となる。特に負イオン源のメンテナンスレス化では、非Cs型大電流負イオン源の基盤技術の確立が急務であるが、Csを添加しない場合、得られる電流密度の値は低く、セシウム代替材料の開発も十分な成果は得られていない。また、負イオン源の長時間運転時では、引き出された負イオンに対する随伴電子の比率を0.5～1.0以下に維持することも不可欠である。これらの課題を解決し、長寿命運転が可能な非Cs型負イオン源を開発することにより、DEMO級核融合発電の実用化に貢献することができる。
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