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2011 年度 実績報告書

レーザー核融合ロケット推進の原理実証実験

研究課題

研究課題/領域番号 21360418
研究機関九州大学

研究代表者

中島 秀紀  九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (60112306)

研究分担者 山本 直嗣  九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (40380711)
キーワード宇宙インフラ / 航空宇宙工学 / ロケット
研究概要

パルス的に生成される高温のプラズマと磁場との相互作用を明らかにし,レーザー核融合ロケットの原理を実証するために,コイルによって生成した磁場中の核融合プラズマを模擬したレーザー生成プラズマの振る舞いを観察した.これと並行し,生成されたイオンの速度分布や価数を測定し,これまで開発してきたプラズマと磁気ノズルの相互作用解明のための数値解析コードを検証した.数値解析はレーザーとプラズマの相互作用を解析するための一次元放射流体コードおよび磁場とプラズマの相互作用を解析する3次元ハイブリッドコード,さらにこの二つのコードをカップリングさせるためのコードの三つのコードを用いた.
磁場との相互作用において,コイル側の強磁場側でプラズマの磁力線を横切る運動が抑制されることが確認された.しかしながら,観測されたイオンは50km/sと遅いものであり,高速のイオンはコイル軸上を抜けていくことが確認された.また,イオンの速度は価数によってピークが異なるが150-250km/sの速度分布が観測できた.
一方,数値解析の結果も同様に,コイル側で急峻な密度変化が見られ,またかなりの数のイオンがコイル中心部から抜けていくことが観察された.また速度分布やイオン密度等も計測値とオーダーで一致し数値解析の妥当性が示せたといえる.
性能向上には,コイル中心を抜けていき,磁場と干渉しないイオンを減らすために,コイルの角度の変更や磁場強度の増加もしくはコイルのサイズの変更が必要であることがわかった.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 磁気ノズルを用いた先端推進機の推力評価に向けたハイブリッド粒子シミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      梶村好宏, 他
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会誌

      巻: 60 ページ: 22-28

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Measurement of the Impulse in a Magnetic Thrust Chamber System for Laser Fusion Rocket2011

    • 著者名/発表者名
      A.Maeno, et al
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 99 ページ: 071501-1-3

    • DOI

      doi:10.1063/1.3626600

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Verification of Hybrid Particle-in-Cell Simulation Model for Advanced Plasma Propulsions : Magento Plasma Sail and Magnetic Nozzle for Laser Fusion Rocket2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Kajimura, H.Nakashima
    • 雑誌名

      J.Space Technology and Science

      巻: 25 ページ: 34-54

    • 査読あり
  • [学会発表] コイル磁場とレーザー生成プラズマの相互作用によりインパルス生成に関する数値解析2012

    • 著者名/発表者名
      三輪祐大, 他
    • 学会等名
      宇宙輸送シンポジウム
    • 発表場所
      神奈川県相模原市
    • 年月日
      2012-01-18
  • [学会発表] Demonstration Experiment of Magnetic Thrust Chamber in a Laser Fusion Rocket2011

    • 著者名/発表者名
      Masato Yasunaga
    • 学会等名
      The 28th International Symposium on Space Technology and Science
    • 発表場所
      沖縄県宜野湾市
    • 年月日
      2011-06-09
  • [学会発表] Numerical Analysis of Plasma Behavior in Magnetic Thrust Chamber System and Comparison with Experiment Results2011

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Maeno, etc
    • 学会等名
      The 28th International Symposium on Space Technology and Science
    • 発表場所
      沖縄県宜野湾市
    • 年月日
      2011-06-07
  • [学会発表] Demonstration of a Magnetic Thrust Chamber for Laser Fusion Rocket2011

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Hinaga, etc.
    • 学会等名
      The 28th International Symposium on Space Technology and Science
    • 発表場所
      沖縄県宜野湾市
    • 年月日
      2011-06-07
  • [学会発表] レーザー核融合炉ロケット推進の原理実証実験2011

    • 著者名/発表者名
      中島秀紀, 前野旭弘
    • 学会等名
      レーザー研シンポジウム2011
    • 発表場所
      大阪府吹田市
    • 年月日
      2011-05-10
  • [学会発表] レーザー核融合炉ロケット推進の基礎実験2011

    • 著者名/発表者名
      中島秀紀, 前野旭弘
    • 学会等名
      レーザー研シンポジウム2011
    • 発表場所
      大阪府吹田市
    • 年月日
      2011-05-10
  • [備考]

    • URL

      http://art.aees.kyushu-u.ac.jp/research/LFR/laser_fusion.html

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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