| 研究課題/領域番号 |
17340170
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
プラズマ科学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
犬竹 正明 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90023738)
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| 研究分担者 |
安藤 晃 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90182998)
服部 邦彦 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90261578)
戸張 博之 日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 職員等(博士研究員) (70361128)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| キーワード | プラズマ・核融合 / 流体工学 / 電磁流体 / 超音速プラズマ流 / アルヴェン速度 |
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| 研究概要 |
本研究では、(1)広範なイオンマッハ数M_i及びアルヴェンマッハ数M_Aパラメータ領域の実現、(2)高ベータプラズマ流に対する拡張ベルヌーイ法則の検証および(3)断熱指数の実験的推定法の確立、そして(4)超アルヴェン速領域における磁場の構造変化にいたる物理機構を解明することを目的として遂行された。
本研究期間において、超アルヴェン速プラズマ流領域のマッハ数制御法を確立し、種々の電磁流体実験を行うために、まずプラズマ源である従来のMPD装置の改良を進め、出口部に小型の磁気ノズル用コイルを装備した高密度かつ高速プラズマ流源(Magneto-Plasma-Dynamic Arcjet:MPDA)を製作し、その特性評価を行った。このMPDA出口近傍部では高密度プラズマが生成されるが、その電子密度計測として多重反射型可視光レーザー干渉計を製作し、MPDA出口近傍の磁気ノズル部における電子密度を測定した。
一方で、広範なM_i-M_Aパラメータ領域の実現を目指し、多様な磁場配位中でのプラズマ流の挙動を観測し、さらにイオン加熱と磁気ノズル配位を組み合せることで、超アルヴェン速領域のプラズマ流の生成を行った。プラズマ流の挙動を解析するためにはイオンの断熱指数を実験的に評価する必要があるが、これまでに断熱指数を実験的に直接測定した例はなかった。本研究において、高速プラズマ流が磁気ノズル中を移動する際の挙動から断熱指数を推定する方法を確立し、また同時に、その時間的な変化についても明らかにすることが出来た。
これらの成果は、高速プラズマ流の生成と制御法を確立し、広範なM_i-M_Aパラメータ領域における高速のプラズマ流の挙動を実験的に明らかにしたもので、種々のプラズマ物理・応用研究にとって必要かつ有用な成果を得ることができた。
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