2019 年度研究成果報告書

電子極薄プラズマ界面のモデル構築と先進的負イオンビーム加速への応用

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	17K14903
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	核融合学
研究機関	核融合科学研究所
研究代表者	木崎雅志核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (70598945)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	負イオンビーム / メニスカス / 中性粒子ビーム / 負イオン密度
研究成果の概要	プラズマ加熱用負イオン源内のプラズマは負電荷に占める電子の割合が負イオンに比べて極端に小さい、イオン性プラズマであることが近年の研究から明らかにされている。本研究は、イオン性プラズマにおける電界遮蔽の効果及び負イオン引出界面の形成に関わる物理機構を実験と計算により明らかにすることを目的とした。本研究の結果、負イオン引き出しにおいて電界遮蔽への電子の寄与が小さく、負イオン引出界面形成に対して負イオン密度が決定的な役割を果たすことが明らかになった。
自由記述の分野	ビーム光学、プラズマ計測
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究は核融合発電を実現する上で要となる中性粒子ビーム入射加熱装置の高性能化に関する研究である。核融合炉に必要とされる中性粒子ビームは 1 MeV を超える高エネルギービームであり、プラズマに入射するまでに長距離輸送しなければならず、ビーム損失を抑えるために発散角の小さい良質のビームを生成することが最重要課題である。本研究では、ビームの広がりを決める初段の静電レンズである、負イオン引出界面の形状を制御する鍵となるプラズマパラメータが負イオン密度であることを初めて見出した。これにより、核融合炉用負イオン源に要求される低発散ビームの実現に向けて、研究開発への指針が明確になった。