高密度Zピンチの実験的・理論的研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10044178
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 宮本 徹 日本大学, 理工学部, 教授 (10059256)
• 研究分担者: 堀岡 一彦 東京工大, 総理工, 教授 (10126328) ; 石井 彰三 東京工大, 工学部, 教授 (40016655)
• キーワード: Zピンチ / プラズマフォーカス / シートZピンチ / ガスパフZピンチ / 中性子測定 / X線分光測定 / シミュレーション

研究概要

実験的研究:小型ズラズマフォーカスの最適化された条件の下で、D_2ガスを用いたとき放電当たり10^9個以上の中性子が観測された。これは放電エネルギーが小さなとき、明らかに熱核反応で予測されるより多くの中性子が生成されることを示している。軟X線分光によるArのK線測定によりプラズマ温度は500-1000eVと見積もられた。また従来大きな影響がないと考えられてきた陰極について、3つの型--16本の銅棒からなる陰極、陽極より短い円筒状の陰極及び陽極と同じ長さの円筒状陰極--がピンチ時間に与える影響を調べ、かなり大きな影響をもつことを示した。ガスパフZピンチにおいても軟X線観測、X線分光観測が行われ、ほぼ同程度の温度のプラスマが生成されていることを示した。またガスパフを持つプラズマフォーカスの実験を行い、軟X線放射とプラズマの運動の間の関係を詳しく調べた。これらの研究に先立ち、銀励起型の中性子観測装置及びX線分光器を製作した。
理論的研究:Zピンチにおけるm=0の成長、プラズマフォーカス及びガスパフZピンチの時間的経過を与えるシミュレーションコードを作成した。このプログラムは理想磁気流体模型に基づいているが、散逸が小さなピンチまでの間、プラズマの挙動をかなりよくシミュレートすることができる。
Zピンチプラズマの安定性を改善するため、シートZピンチの概念が提唱され、その基本的な性質が詳しく調べられた。シートZピンチには、2通りの生成方法-引っ張り型及び圧縮型-のあることを示し、核融合プラズマとしての可能性が検討され、核融合のための条件を与えた。またその動的な過程についても、数値的な方法を用いて、詳しく検討した。

研究成果

• [文献書誌] T.Miyamoto: "Dense Sheet Z-Pinch"J.Phys.Soc.Jpn. 68. 1238-1258 (1999)
• [文献書誌] A.Muravich: "Numerical Investigation of the Stationary State of Dense Sheet Z-Pinches"J.Phys.Soc.Jpn. 68. 1452-1454 (1999)
• [文献書誌] B.Shan,K.Hirano et.al: "Spectroscopic Investigation of Z-Pinch with a Spatial and Temporal Resolution"J.Phys.Soc.Jpn. 68. 852-856 (1999)
• [文献書誌] B.Shan,T.Yanagidaira et.al.: "Quantitative measurement of X-ray images with a gated micro channel plate ・・"Rev.Sci.Instrum.70(1999)pp.1688-1693. 70. 1688-1693 (1999)
• [文献書誌] A.Muravich,E.Baronova et.al: "Observation of X-ray emission and nuetron yield from a compact plasma focus"NIFS-PROC-42. 42. 127-133 (1999)
• [文献書誌] E.Baronova,A.Muravich et.al: "X-ray device for 0.7-200 keV based on Johansson quartz crystals on optical contact and Cauchois crystals"To be published in NIFS-Proc. (2000)