研究課題
静電プローブによる電子温度・電子密度計測および水素分子線分光による振動・回転温度計測に基づき，DT-ALPHAで生成した水素プラズマ中のイオン交換(IC)と解離性付着(DA)の反応率を評価した．水素イオン(H+)温度をDT-ALPHAで想定される値に仮定すると，イオン交換の反応率が解離性付着の反応率を大きく上まること，また，電子密度がロールオーバーする圧力付近でイオン交換の反応率が高い値となる事が分かった．更に理解を深めるため，信州大学で開発された水素分子衝突・輻射コードによる解析を実施した．電子温度とイオン温度をパラメータとした感度解析を行い，IC-MAR(イオン交換に由来する分子活性化再結合)・DA-MAR(解離性付着に由来する分子活性化再結合)・解離性励起などの反応率を計算した．DT-ALPHAで電子密度のロールオーバーが観測された電子温度・イオン温度領域では，原子・分子過程全体の反応率に対してIC-MARの占める割合が数十%程度である一方， DA-MARの割合が数%程度である事が分かった．これにより，前年度までの研究で観測されていた電子密度のロールオーバー，すなわち電子の消滅に対してIC-MARが大きな寄与を持つ事が確かめられた．DT-ALPHAではRetarding field analyzer (RFA) を用いてプラズマのイオン温度を計測している．従来のRFAはプラズマ径と同程度の直径を持つことや，空間電荷効果の影響により高い密度のプラズマの計測が困難であったことが課題であった．そこでこれまでのRFAと比べてアパチャー径が1/2程度，奥行きが1/4程度の小型RFAを設計・製作してDT-ALPHA装置へと設置した．従来のRFAと比べて低擾乱かつ空間電荷効果の影響を回避した計測環境を整えた．
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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10.3390/plasma7010005
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