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2022 年度 実績報告書

ホールスラスタにおける異常輸送の抑制

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0406
研究機関九州大学

研究代表者

山本 直嗣  九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (40380711)

研究期間 (年度) 2019 – 2022
キーワード異常輸送 / ホールスラスタ / 揺動 / プラズマ計測 / 原動機・推進 / プラズマ
研究実績の概要

最終年度は、アメリカ合衆国コロラド州コロラド州立大学において、Prof.Azer. P. Yalinと協同して、Potalbe time-resolved Thomson scattering techniqueの実証実験を実施した。小型のプラズマ源を製作し、変調電源を用いてプ数十KHzでプラズマ特性が変化することを確認した。このプラズマ源を用いてトムソン散乱計測を実施し、ホールスラスタの電離不安定性と同程度の20kHzで変動するプラズマ密度及び温度の時間分解計測に成功した。並行してクリプトンを作動ガスとしたホールスラスタにおける揺動特性をProf. John D. Williamsと協同で実施した。カソードの位置やアノード形状、磁場形状でどのように揺動の特性が変化するかを計測した。また時間変化を予測するモデルを構築した。
研究期間全体を通じての成果として、揺動の解析手法の改良、揺動モデルの構築と計測系の改良があげられる。揺動の解析手法として、核融合プラズマの乱流解析でよく使われるバイコヒーレンス解析を用いた結果、ホールスラスタ内部のプラズマにおいて、様々な揺動が観測されているが、それぞれが独立しているわけではなく、揺動間で非線形結合していることが明らかになった。また、揺動のモデル化を行い、モデルと実験結果は定性的に一致することを確認した。さらに、特定の揺動と異常輸送の間には相関が強いことを確認するとともに、この異常輸送に関連する揺動と相関がみられる低周波揺動の存在を確認した。実験に関しての成果として、揺動の詳細な観測のために必要なプラズマパラメータの時間分解計測の感度及び精度を評価し、十分な感度および精度で計測できることを確認した。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022 2020

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Colorado state University(米国)2022

    • 年月日
      2022-08-17 – 2023-03-31
    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Colorado state University
    • 主な海外共同研究者名
      Azer P. Yalin
    • 部局
      機械工学科
    • 職名
      Professor
  • [国際共同研究] 原子力・ 代替エネルギー庁(フランス)2020

    • 年月日
      2020-02-24 – 2020-07-29
    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      原子力・ 代替エネルギー庁
    • 主な海外共同研究者名
      Guilhem Dif-Pradalier
    • 部局
      核融合プラズマ物理部門
    • 職名
      研究員
  • [雑誌論文] Prediction of Discharge Current Using Reservoir Computing in Electric Propulsion2023

    • 著者名/発表者名
      Kansei ITO, Naoji YAMAMOTO, Kai MORINO
    • 雑誌名

      Journal of Evolving Space Activities

      巻: 1 ページ: 論文ID: 3

    • DOI

      10.57350/jesa.3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 再帰型ニューラルネットワークを用いたホールスラスタ最適作動条件の逐次予測2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤 寛晟、山本 直嗣,森野 佳生
    • 学会等名
      第66回宇宙科学技術連合講演会
  • [学会発表] レイリー散乱法による中性粒子密度計測の検出限界向上に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      枝澤 友也, 山本 直嗣, 森田 太智
    • 学会等名
      第66回宇宙科学技術連合講演会
  • [産業財産権] 電源装置および電気推進システム2020

    • 発明者名
      民田太一郎、小鹿 聡士、山本直嗣、竹ヶ原 春貴
    • 権利者名
      民田太一郎、小鹿 聡士、山本直嗣、竹ヶ原 春貴
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      第7241924号

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公開日: 2024-12-25  

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