| 研究課題/領域番号 |
20H01883
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
高橋 宏幸 東北大学, 工学研究科, 講師 (30768982)
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| 研究分担者 |
飛田 健次 東北大学, 工学研究科, 教授 (50354569)
岡本 敦 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50396793)
木崎 雅志 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (70598945)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
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| キーワード | 磁場閉じ込め核融合 / 非接触ダイバータ / 電子–イオン再結合 / 分子活性化再結合 / 高周波プラズマ / DT-ALPHA / 高エネルギーイオン / 励起水素原子 / 励起水素分子 / Retarding field analyzer / 体積再結合 / 高エネルギー水素イオン / イオン温度 / 高周波プラズマ源 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究はプラズマプロセスやプラズマ推進の分野で広く利用されている高周波プラズマ源をダイバータプラズマ研究に応用するものである。(1)高周波プラズマに特有である単一マックスェル分布から逸脱した電子の生成、(2)波動加熱を利用する事によるイオン温度計測の容易化、および(3)体積再結合プラズマに対するイオンビームの重畳を行う事で実環境のダイバータに近い環境を実験室プラズマ内に作り出し、非接触ダイバータの構造形成過程における粒子・エネルギーバランスや体積再結合反応率に対して高エネルギーイオン衝突が及ぼす影響を実験的に調査するものである。
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| 研究成果の概要 |
DT-ALPHAで水素分子活性化再結合(MAR)プラズマ形成時特有の挙動を観測した．基底水素分子の振動・回転分布計測手法を構築した．電子密度のロールオーバーにおいてイオン交換に起因するMARが主要な役割を果たす事を示した．体積再結合による低エネルギー電子の枯渇が電子エネルギー分布を歪める可能性を指摘した．Retarding field analyzerの速度選択性を活用し磁力線平行・垂直方向イオン温度を同時に得る方法を提案した．運動論的計算とレート方程式に基づく解析からイオン源内の水素イオン比を改善する運転条件を調べた．高エネルギーイオンビームを背景プラズマから分離して計測する手法を確立した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高周波放電装置において，水素分子活性化再結合プラズマの生成および背景プラズマから分離した高エネルギーイオンビームの計測を可能とした．既存の装置では高エネルギーイオン衝突が引き起こす励起水素原子・分子の生成および消滅過程を研究する事は困難であったが，それを可能とする環境の構築に成功した．また，体積再結合の進展に伴い電子エネルギー分布に歪みが生じ得る事や，単一の計測器で異なる2方向のイオン温度を得る可能性を示した．得られた結果や開発したプラズマ計測手法は実験装置に制限されない成果であり，核融合エネルギーの利用実現に向けた課題であるダイバータの熱制御性能の改善のための研究に貢献しうる．
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