| 研究課題/領域番号 |
16K05636
|
|---|
| 研究機関 | 上智大学 |
|---|
研究代表者 |
星野 正光 上智大学, 理工学部, 准教授 (40392112)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| キーワード | 電子分光 / プラズマ素過程 / 加熱分子 / 衝突断面積 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本申請は，国際熱核融合実験炉（ITER）における磁場に閉じ込められた高温プラズマの拡散現象により漏れ出した荷電粒子を壁と衝突、中性化させ，高効率で排気するためのダイバータ周辺における低温プラズマの挙動を理解するための原子分子過程，特に電子，ダイバータ壁，中性水素原子や水素分子の複雑な相互作用による反応素過程の理解を目的とした。先行研究により、加熱された高温タングステン表面と水素分子の相互作用でボルツマン分布とは異なる高振動励起水素分子の生成が報告されたことに着目し，その高振動励起水素分子の低エネルギー電子分光法による衝突断面積測定を計画した。これは、従来行われているプラズマモデリングにおいて，励起分子を標的とした原子分子過程は考慮されておらず，より現実に近いモデリングを行うには，壁と水素分子の相互作用により形成された高振動励起分子とプラズマ中の電子との衝突断面積の定量データが必要不可欠となるためである。
これまで、分子線加熱装置の開発、真空装置への設置、およびその動作を確認し、電子衝撃による加熱された水素分子の回転、振動励起断面積の測定まで行う計画であったが、加熱装置の動作確認とテスト、その改良に時間を要した。さらに、最終年度である平成30年は、研究室および実験室の学内移転により実験装置の停止、解体、搬送、組み立て、再起動に約４ヶ月間を費やした。移転作業のトラブルにより一度解体された自作の実験装置は、復旧と調整に想定以上の長時間を要し、最終年度末にようやく測定を再開でき、テスト測定が終了した段階である。現在のテスト段階では、加熱された水素分子と金属表面との相互作用における回転励起断面積の温度依存性に、ボルツマン分布とは異なる特異な傾向が観測されている。今後期間延長により再現性実験や条件を変えた測定など実験データをより精査し、信頼性のあるデータとして成果報告を行う。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
研究期間である平成28－30年度において、振動励起水素分子を生成するための水素分子加熱炉装置の設計開発、清浄表面の生成の必要性からより超高真空を得るための真空排気装置備品の購入・設置・排気テストを行い、金属表面と水素分子の相互作用とその温度依存性を測定する準備は整った。しかしながら、最終年度である平成30年に、研究室および実験室の学内移転のため実験装置の停止、解体、搬送、組み立て、再起動に後半の約４ヶ月を費やした。実験装置は自作であることから、復旧と調整に予想以上の長時間を要し、最終年度末にようやく測定を再開でき、加熱テスト測定が終了した段階であることから期間延長を申請した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度から30年度において、実験準備はほぼ整ったが、研究室と実験室の移転のため、最終年度末の段階でテスト実験のみに留まっている。このテスト実験では、加熱された水素分子と金属表面との相互作用における回転励起断面積の温度依存性に、ボルツマン分布とは異なる特異な傾向が観測されている。しかしながら、移転後の実験装置の復旧と調整に時間を要し、移転前とは動作環境も異なることから、プラズマモデリングにおいて信頼性のある入力データを得るためには、さらに詳細な動作確認や再現性の確認が定量測定という実験の性質上必要である。そこで、期間延長を申請し、2019年度は、テスト実験で観測された加熱水素分子の回転励起断面積に現れた特異な振る舞いの確認と、実験条件を変えた測定による再現性、定量性の検証を行い、核融合プラズマ素過程の基礎データとして成果報告する予定である。
|
