| 研究課題/領域番号 |
20H02131
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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21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
竹野 裕正 神戸大学, 工学研究科, 教授 (90216929)
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| 研究分担者 |
古川 武留 神戸大学, 工学研究科, 助教 (70845122)
中本 聡 神戸大学, 工学研究科, 助手 (10198260)
市村 和也 神戸大学, 工学研究科, 教室系技術職員 (20756001)
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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 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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| キーワード | 核融合 / 新エネルギー / 直接発電 / 進行波型直接エネルギー変換器 / 進行波型直接エネルギー変換 / キーワード |
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| 研究開始時の研究の概要 |
この研究では，ヘリウム3燃料核融合発電での利用が期待される直接発電システムのうち，進行波型のエネルギー変換器を扱う．
申請者のグループは，主として模擬実験で変換器の課題解決を進めてきた．最近の研究で変調によるビームの径方向散乱が実験的に観測され，その時間変化が未解明の変調効果の時間変化と同程度の時定数と確認された．この時間変化現象の解明は，変調過程の改善と，ひいては装置の自励発振の実現に結びつくと予想される．
本申請課題では，変調に関わる時間変化の物理機構の解明のため，既設の模擬実験設備のイオン源を大口径化して，解析実験と自励発振の実験，および対応する数値計算を行う．
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| 研究実績の概要 |
計画の最終年度として，模擬実験装置の下流端に径方向分割電極系を設置し，条件変化に対するイオンビーム電流の径方向分布を測定した．イオン分離電界形成用電極系は，通常，正の直流電圧が印加され，この場合電極系は静電レンズとして作用する．静電レンズ作用による軌道変化を確認した上で，電極に高周波電圧を印加することにより変調器を模擬して，ビームの径方向分布の変化を調べた．
実験はエネルギー1～2keVのヘリウムイオンビームを対象とした．電極が接地電位の場合，ビームは自身の電界によると考えられる発散軌道となる．電極への0～400Vの直流印加によって，理論通りの静電レンズ作用が観測された．定性的には，印加電圧の増大に応じて，ビーム電流は中心部で増大し，周辺部で減少する．増大・減少の分岐点の径方向位置は，ビームエネルギーと印加電圧で変化する．
代わって，周波数3～9MHz，電圧振幅0～300Vの高周波を印加した．直流に比べて増大・減少の量は小さくなり，また増大・減少の分岐点の径方向位置などが複雑に変化する．直流の様に，一つの分岐点の内外で増大・減少するのではなく，測定範囲内にいくつも分岐点が生じる場合がある．また，高周波の周波数による変化も観測される．定性的には，周波数が低い方が増大・減少の量は大きいが，その程度はビームのエネルギーに依存する．
高周波の印加は変調器の簡易的な模擬ではあるが，変調電極－測定電極間に集群点が存在する条件となっており，観測される複雑な変化は，変調散乱の効果が含まれていると考えられる．今後，粒子軌道計算を併用して測定結果を分析することにより，変調散乱の効果が見積もれると期待される．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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