開放端におけるエンドプレートメッシュバイアスの最適化

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08680495
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 斉藤 輝雄 筑波大学, 物理学系, 助教授 (80143163)
• 研究分担者: 立松 芳典 筑波大学, 物理学系, 助手 (50261756) ; 際本 泰士 筑波大学, 物理工学系, 助教授 (50018040)
• キーワード: プラズマ / タンデムミラー / エンドプレート / 電流制御 / メッシュバイアス

研究概要

本課題では筑波大学プラズマ研究センターのタンデムミラー装置ガンマ10において、メッシュバイアスによる端損失電子束の軽減を試みた。ガンマ10で電位形成用ECRHを印加すると、大量の端損失電子が装置端のステンレス板(エンドプレート)に流入する。エンドプレートは電気的に浮遊しているので、エンドプレートから放出された冷たい2次電子が装置中央部に向かって逆流する。エンドプレート前面に張ったメッシュに負の電圧をかけ、二次電子を抑制する実験がメッシュバイアスである。これまでに得た成果は、
(1)メッシュバイアスにより、エンドプレート電位が下がり端損失電子束と熱流が減少した。
(2)しかし、端損失電子束の減少率は当初の期待より小さく、エンドプレートの電流バランスに疑問が生じた。
(3)そこで、エンドプレート裏のプラズマを介した電流I3を考慮すると、電流バランスの勘定が合うことが分かった。また、この電流のためにメッシュバイアスの効果が制限されていることも明らかにした。
現在エンドプレートの表面と裏面を絶縁し、エンドプレート表面ではI3なしで電流バランスを成立させる準備をしている。ガンマ10の実験スケジュールとの関係で、平成8年度中には実験出来ないが、次年度の早期に結果を出すべく努力中である。また、メッシュの一部に高透過率の物を用いると、バイアス電圧がよくかかるようになったので、他のメッシュも高透過率化することを検討中である。これはメッシュ自身から放出される2次電子を軽減する意味でも重要である。
本研究で、開放磁場部の電位形成とプラズマの輸送機構に関して多くの知見を得た。エンド部の電流バランスは主プラズマの径方向拡散とも密接に関わっている。今後はこのことも視野に入れた研究を進めて行く必要がある。

研究成果

• [文献書誌] Y.Yoshimura,T.Saito,Y.Kiwamoto,et al.: "Axial and Radial Potential Distributions in the GAMMA 10 Tandem Mirror" Journal of Physical Society of Japan. 65. 902-904 (1996)
• [文献書誌] Y.Tatematsu,Y.Kiwamoto,T.Saito,et al.: "Contribution of Yushmanov-Trapped Electrons on Thermal Dike" Physics of Plasmas. 3. 1603-1611 (1996)
• [文献書誌] I.Katanuma,Y.Kiwamoto,T.Saito,et al.: "Generation of the Saturated Electrostatic Potential along a Magnetic Field Line" Physics of Plasmas. 3. 2218-2220 (1996)
• [文献書誌] T.Saito,Y.Kiwamoto,Y.Tatematsu,et al.: "Current-voltage characteristics of the end loss ion flux from a tandem mirror collected on a gridded energy analyzer" Rev.Sci.Instrum.67. 2207-2214 (1996)
• [文献書誌] Y.Tatematsu,Y.Kiwamoto,T.Saito,et al.: "Electron cyclotron resonance heating near the turning point in inhomogeneous magnetic field" Physics of Plasmas. 3. 3318-3323 (1996)
• [文献書誌] T.Saito,Y.Kiwamoto,Y.Tatematsu,et al.: "Use of a semiconductor detector for measurement of high energy end loss ions from a tandem mirror" Rev.Sci.Instrum.68. No.3 (1997)