大電流Z放電に基づく超高エネルギー密度プラズマの生成

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08680498
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 平野 克己 群馬大学, 工学部, 教授 (60008430)
• 研究分担者: 山本 敏和 群馬大学, 工学部, 助手 (40143200) ; 佐藤 守彦 群馬大学, 工学部, 助教授 (10205974)
• キーワード: 超高エネルギー密度プラズマ / 大電流放電 / Zピンチ放電 / プラズマフォーカス / 高強度軟X線源

研究概要

大電流によるZピンチ放電を用いると超高エネルギー密度状態プラズマ(>10^6J/cm^3)の生成が可能である。このようなプラズマは核融合炉やさまざまな波長の高強度のX線源として注目されている。本年度はコンデンサーバンクを電源としたパフ付きプラズマフォーカス装置を用いて、立ち上がり・最大値とも大型パルスパワー発生器に匹敵する電流を流すことによりプラズマを生成するとともに極めて強く圧縮して高温・超高密度すなわち超高エネルギー密度状態プラズマを実現するとともに各種の高Z電離イオンを生成、圧縮して1〜200Åの領域の高強度の軟X線を得ることを目標とした。
まずパフ用電磁弁を新しく設計製作して、現在のプラズマフォーカス装置の同軸状電極の中心電極(高電圧側)に設置し、高電圧側から安全にかつ適量の各種気体をパフすることを可能とした。更に金属および非金属プラズマの射出を可能とするプラズマ銃を製作して電極の軸上でかつ電極の対向面に取り付け、このようなプラズマおよびパフした気体のフォーカスプラズマによる強度の圧縮実験を行った。
このような装置を用いてC、Ne、Ar、Al、Cuなどの高Z電離イオンを水素プラズマのピンチを利用して圧縮しそれぞれのヘリウム様、リチウム様イオンなどの軟X線発生の機構を調べるとともに、その強度を最大とする実験条件を確定した。またこのために、従来のイメージ管を用いた高速度カメラに代る新しいコンセプトによる、軟X線波長域、可視光波長域の流し撮り駒撮りが同時に可能なシステムを完成した。これによりプラズマの巨視的挙動とX線発生領域の生成過程の相関が明らかにされつつある。

研究成果

• [文献書誌] K.Hirano: "Soft X-Ray Emitting Core in a Plasma Focus" J.Phys.Soc.Jpn.65・1. 139-141 (1996)
• [文献書誌] T.Yanagidaira: "Correlation between Plasma Behavior and Hot Spots Generation on Plasma Focus Experiments" Research Report NIFS-PROC Series National Institute for Fusion Science,Nagoya. NIFS-PROC-26 5. 132-139 (1996)
• [文献書誌] H.Kitaoka: "Spatial Distribution of the Soft X-Ray Emission in 150 kJ Plasma Focus with a High Z Gas Puff" Research Report NIFS-PROC Series,National Institute for Fusion Science,Nagoya,. NIFS-PROC-26 5. 140-145 (1996)
• [文献書誌] T.Yamamoto: "Soft X-Ray Lithography by a Gas-Puff Pinch" Research Report NIFS-PROC Series,National Institute for Fusion Science,Nagoya,. NIFS-PROC-26 5. 174-178 (1996)
• [文献書誌] T.Yanagidaira: "A Streak Mode Soft X-ray Imaging System" Jpn.J.Appl.Phys.35・11. 5862-5865 (1996)