セシウム薄膜を用いない水素負イオン直接生成法の確立

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13526
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分14020:核融合学関連
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 吉田 雅史 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (80638825)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 核融合 / 負イオン中性粒子加熱 / プラズマ / セシウム / 負イオン

研究成果の概要

申請者らの研究グループにて見出したセシウム(Cs)薄膜を用いずに負イオンを直接生成する手法を負イオンビーム生成法として導入するために，水素正イオン入射/負イオン引出条件の探索，および負イオンビームとしての性能評価，増大化を目指している．負イオンビームは，10時間以上のプラズマ照射によって安定化すること，高電圧引出条件下で高い発散性を有することが明らかになった．生成された負イオンの最大電流密度は，プラズマの放電電力が0.7 kWの時に0.12 mA/cm2であった．これはITERなどの大型N-NBIの負イオン電流密度の要求値を満たす可能性を示唆できた．

自由記述の分野

核融合

研究成果の学術的意義や社会的意義

核融合プラズマ加熱用ビームの安定供給方法として期待できる．プラズマ電極表面にセシウム(Cs)の薄膜層を形成させ表面の仕事関数を低下させる従来の表面生成法では，Cs薄膜の膜厚制御が極めて困難で，定常的に安定な負イオンビーム生成の大きな課題を呈している．ここで提案する負イオン生成法は，問題となるCsを用いないことが最大の利点である．この生成法の負イオンの生成機構の解明および負イオン量の増大化は，今後の核融合プラズマ加熱だけでなく，素粒子物理・産業・医療などの幅広い分野で利用される負イオンビームの安定供給に貢献し得る．