| 研究課題/領域番号 |
14208049
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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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| 研究分野 |
プラズマ理工学
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| 研究機関 | 山口大学 |
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研究代表者 |
福政 修 山口大学, 工学部, 教授 (20026321)
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| 研究分担者 |
内藤 裕志 山口大学, 工学部, 教授 (10126881)
崎山 智司 山口大学, 地域共同研究開発センター, 助教授 (60162327)
竹入 康彦 核融合科学研究所, 粒子加熱プラズマ研究系, 教授 (60179603)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| キーワード | NBI用負イオン源 / 体積生成 / 表面生成 / VUV放射スペクトル / H^- / D^-生成の同位体効果 / RF放電プラズマ / メッシュグリッド負バイアス / 磁気フィルター |
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| 研究概要 |
負イオン方式中性粒子ビーム入射加熱装置用の負イオン源開発を目標に、将来の長時間運転可能な負イオン源として期待されている高周波(RFならびにマイクロ波)放電プラズマを用いた重水素負イオン源の開発・D^-生成高効率化について検討してきた。研究成果の概要を以下にまとめる。
1.磁気フィルター法を用いたDC放電プラズマの制御に関しては、磁気ラィルター磁場強度に対応して、イオン源内の電子密度n_e、電子温度T_e(特に引出し領域)は大きく変化し、D'負イオン体積生成の最適化が十分可能であることが分かった。
2.イオン源内の負イオン密度はn_e、T_eに強く依存しており、引出し電極近傍においてT_eが低く(T_e<leV)、n_eの高いプラズマ生成・制御が重要であることを再確認した。
3.負イオン源プラズマへのアルゴン添加効果は、水素あるいは重水素ガス圧が低い場合(2 mTorr以下)には負イオン生成は増加する。しかし、ガス圧が高くなるとアルゴン添加によりn_eは増加しT_eはleV以下に維持されるにもかかわらず、負イオン生成は低下する。振動励起分子生成に関与する真空紫外(VUV)放射光の強度が低下するので、これが負イオン生成低下の原因と考えられる。
4.RF放電プラズマの制御には磁気フィルター法よりはグリッド負バイアス法が有効であることが判明した。しかも、引出し電極近傍での負イオン生成を最適化するプラズマ制御法としてもグリッド負バイアス法は優れている。
5.DC放電プラズマを対象にグリッドバイアス法による負イオン生成実験を行ったところ、条件によっては磁気フィルター制御で得られる値以上の負イオン電流が得られた。
6.引出し領域の負イオン軌道の数値解析を行い、負イオンの引出し電極への到達確率の空間依存性を検討した。イオン源内において引き出し電極から高々2cm程度以内で生成される負イオンのみが引出し電流に寄与することが判明した。
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