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高密度・定常・高効率水素/重水素負イオン源を用いた負イオン挙動解明と能動制御

研究課題

研究課題/領域番号 23360408
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 核融合学
研究機関東北大学

研究代表者

安藤 晃  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90182998)

研究分担者 田中 のぞみ  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 特任研究員 (60581296)
津守 克嘉  核融合科学研究所, プラズマ加熱物理研究系, 准教授 (50236949)
戸張 博之  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究副主幹 (70361128)
連携研究者 竹入 康彦  核融合科学研究所, プラズマ加熱物理研究系, 教授 (60179603)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2013年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2012年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2011年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
キーワード高性能負イオン源 / 水素負イオン源 / 高周波プラズマ / ヘリコン波 / 永久磁石 / 負イオンビーム / プラズマ・核融合 / セシウム添加 / 中性粒子入射 / 負イオン表面生成 / 長時間運転 / CRDS法
研究概要

本研究は、核融合の定常炉実現に不可欠な高周波(RF)生成手法による大電流重水素負イオン源の実現に向け、定常運転可能な高密度かつ高効率な水素負イオン源の開発を行った。RFイオン源内に外部重畳磁場を印加することにより、10の13乗cc程度の高密度水素プラズマを生成できることを明らかにした。また、RF 負イオン源内部における負イオンの生成、移流効果などの挙動をレーザーと分光器を用いて計測し、イオン源プラズマを定常動作させるために必要な、基礎物理値の収集を行った。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (24件)

  • [雑誌論文] Radiofrequency hydrogen ion source with permanent magnets providing axial magnetic field2014

    • 著者名/発表者名
      K. Oikawa, Y. Saito, S. Komizunai, K. Takahashi, A. Ando
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: vol. 85 号: 2

    • DOI

      10.1063/1.4849696

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of magnetic nozzle in an MPD thruster2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Izawa, K. Suzuki, K. Takahashi, and A. Ando
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: vol. 1 ページ: 15046-15046

    • DOI

      10.7566/jpscp.1.015046

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Stationary Plasma Striation and Collimated Plasma Transport in a 100-kHz Inductively Coupled Plasma Discharge2014

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, and A. Ando
    • 雑誌名

      IEEE Transaction on Plasma Science

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of a magnetic nozzle in an MPD thruster2014

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Izawa, Kiyotaka Suzuki, Kazunori Takahashi, and Akira Ando
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oberbation of sationary plasma striation and collimated plasma transport in a 100 kHz inductively coupled plasma discharge2014

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Takahashi and Akira Ando
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Plasma Science

      巻: 掲載確定

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of Volume Produced Negative Hydrogen Ions in a Field-Effect-Transistor Based Ion Source2013

    • 著者名/発表者名
      N. Tanaka, T. Funaoi, K. Oikawa, Y. Saito, H. Nakano, and A. Ando
    • 雑誌名

      AIP conference Proceedings

      巻: vol. 1515 ページ: 263-269

    • DOI

      10.1063/1.4792793

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] H^- beam extraction from a cesium seeded field effect transistor based radio frequency negative hydrogen ion source2012

    • 著者名/発表者名
      A.Ando
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 83 号: 2

    • DOI

      10.1063/1.3684720

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Laser measurement of H-ions in a field-effect-transistor based radio frequency ion source2012

    • 著者名/発表者名
      N. Tanaka, T. Matsuno, T. Funaoi, A. Ando, Y. Tauchi, H. Nakano, K. Tsumori, Y. Takeiri
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 83 号: 2

    • DOI

      10.1063/1.3680549

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A high power FET-based radiofrequency plasma source for a negative hydrogen ion source2014

    • 著者名/発表者名
      S. Komizunai, K. Oikawa, Y. Saito, K. Takahashi, A. Ando
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Reactive Plasmas and the 31st Symposium on Plasma Processing
    • 発表場所
      Fukuoka(Japan)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] A high power FET-based radiofrequency plasma source for a negative hydrogen ion source2014

    • 著者名/発表者名
      Shota Komizunai, Kohei Oikawa, Yuta Saito, Kazunori Takahashi, Akira Ando
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Reactive Plasmas and the 31st Symposium on Plasma Processing
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Helicon plasma production and H- beam extraction from a FET based rf negative hydrogen ion source2013

    • 著者名/発表者名
      A. Ando, K. Oikawa, Y. Saito, S. Komizunai, K. Takahashi
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Ion Sources
    • 発表場所
      Chiba(Japan)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] High density plasma production in an rf negative hydrogen ion source with axial magnetic field generated by a permanent magnet array2013

    • 著者名/発表者名
      K. Oikawa, Y. Saito, S. Komizunai, K. Takahashi, and A. Ando
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Ion Sources
    • 発表場所
      Chiba(Japan)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Helicon plasma production and H- beam extraction from a FET based rf negative hydrogen ion source2013

    • 著者名/発表者名
      Akira Ando, Kohei Oikawa, Yuta Saito, Shota Komizunai, Kazunori Takahashi, and Akira Ando
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Ion Sources
    • 発表場所
      Chiba, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] High density plasma prodution in a rf negative hydrogen ion source with axial magnetic field generated by a permanent magnet array2013

    • 著者名/発表者名
      Kohei Oikawa, Yuta Saito, Shota Komizunai, Kazunori Takahashi, and Akira Ando
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Ion Sources
    • 発表場所
      Chiba, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] FETインバータ電源を用いた高周波水素プラズマ中の負イオン生成特性2013

    • 著者名/発表者名
      斎藤雄太,及川幸平,小水内翔太,高橋和貴,安藤 晃,中野治久
    • 学会等名
      プラズマ科学のフロンティア2013研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] FET 高周波水素負イオン源の負イオン生成評価と大型化2013

    • 著者名/発表者名
      斎藤雄太,及川幸平,小水内翔太,高橋和貴,安藤 晃,中野治久
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第30回年会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] FET型電源を用いた高周波水素負イオン源の大型化及びプラズマ生成の評価2013

    • 著者名/発表者名
      小水内翔太,斎藤雄太,及川幸平,高橋和貴,安藤 晃,中野治久
    • 学会等名
      平成25年度負イオン研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Production and measurement of negative hydrogen ions in a FET-based RF ion source2013

    • 著者名/発表者名
      小水内翔太,及川幸平,斎藤雄太,高橋和貴,安藤 晃
    • 学会等名
      平成25年度 電気関係学会東北支部連合大会
    • 発表場所
      会津大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] CRD measurements in a FET-based H- ion source2012

    • 著者名/発表者名
      N. Tanaka, T. Funaoi, K. Oikawa, Y. Saito, H. Nakano, and A. Ando
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Negative Ions, Beams and Sources
    • 発表場所
      Jyvaskyla(Finland)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Plasma production and H- beam extraction from a FET-based RF ion source2012

    • 著者名/発表者名
      A. Ando, T. Funaoi, K. Oikawa, Y. Saito, H. Nakano, N. Tanaka
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Negative Ions, Beams and Sources
    • 発表場所
      Jyvaskyla(Finland)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] N. Tanaka, T. Funaoi, K. Oikawa, Y. Saito, H. Nakano, A. Ando2012

    • 著者名/発表者名
      N. Tanaka, T. Funaoi, K. Oikawa, Y. Saito, H. Nakano, A. Ando
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Negative Ions, Beams and Sources
    • 発表場所
      Agora building (Jyvaskyla, Finland)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Plasma production and H- beam extraction from a FET-based RF ion source2012

    • 著者名/発表者名
      A. Ando, T. Funaoi, K. Oikawa, Y. Saito, N. Tanaka
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Negative Ions, Beams and Sources
    • 発表場所
      Agora building (Jyvaskyla, Finland)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] FET高周波電源を用いた水素負イオン源の長時間運転2012

    • 著者名/発表者名
      船生拓矢、及川幸平、斎藤雄太、田中のぞみ、安藤 晃
    • 学会等名
      第9回核融合エネルギー連合講演会
    • 発表場所
      神戸国際会議場 (兵庫県神戸市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] FETインバータ型高周波電源を用いた高密度プラズマ生成2012

    • 著者名/発表者名
      及川幸平、船生拓矢、斎藤雄太、田中のぞみ、安藤 晃
    • 学会等名
      電気学会A部門大会
    • 発表場所
      秋田大学 (秋田県秋田市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] セシウム添加型高密度負イオン源における水素負イオン特性評価2012

    • 著者名/発表者名
      田中のぞみ、船生拓矢、及川幸平、斎藤雄太、中野治久、安藤 晃
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学 (神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 高周波イオン源を用いた高密度プラズマ生成と水素負イオンビーム引き出し2012

    • 著者名/発表者名
      船生拓矢、及川幸平、斎藤雄太、田中のぞみ、安藤 晃
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学 (神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Characteristics of a plasma produced by a FET based RF ion source2012

    • 著者名/発表者名
      及川幸平,斎藤雄太,船生拓矢,田中のぞみ,安藤 晃
    • 学会等名
      電気関係学会東北支部連合大会
    • 発表場所
      秋田県立大学 (秋田県由利本荘市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 高周波イオン源におけるCRD法を用いた水素負イオン密度計測2012

    • 著者名/発表者名
      田中のぞみ、中野治久、松野哲郎、船生拓矢、及川幸平、斎藤雄太、安藤 晃
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Diagnostics of Negative Hydrogen Ions in a RF Ion Source by Using YAG Laser2011

    • 著者名/発表者名
      N. Tanaka, T. Matsuno, T. Funaoi, A. Ando, Y. Tauchi, H. Nakano, K. Tsumori, Y. Takeir
    • 学会等名
      Plasma Conference 2011
    • 発表場所
      石川県立音楽堂
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Characteristics of a RF negative hydrogen ion source with a long pulse operation2011

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuno, T. Funaoi, N. Tanaka, A. Ando, K. Tsumori, Y. Takeiri
    • 学会等名
      Plasma Conference 2011
    • 発表場所
      石川県立音楽堂
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Production and beam extraction of H- ions in a RF negative ion source2011

    • 著者名/発表者名
      T. Funaoi, T. Matsuno, N. Tanaka, A. Ando, K. Tsumori, Y. Takeiri
    • 学会等名
      Plasma Conference 2011
    • 発表場所
      石川県立音楽堂
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Production and Measurement of Negative Hydrogen Ions in a FET based RF Ion Source2011

    • 著者名/発表者名
      N. Tanaka, T. Matsuno, T. Funaoi, A. Ando, Y. Tauchi, H. Nakano, K. Tsumori, Y. Takeiri
    • 学会等名
      21st International Toki Conference
    • 発表場所
      Toki, Japan
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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