| 研究課題/領域番号 |
24340146
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
畑山 明聖 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10245607)
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| 研究分担者 |
宮本 賢治 鳴門教育大学, 大学院学校教育研究科, 准教授 (00532996)
水野 貴敏 玉川大学, 工学部, 准教授 (80512459)
深野 あづさ 東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 教授 (90259838)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 水素負イオン / プラズマ物理 / 電子エネルギー分布 / ビーム引き出し / PICモデル / ビームハロ / 表面生成 / メニスカス |
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| 研究実績の概要 |
水素負イオン源は、核融合プラズマ加熱、産業応用など、幅広い応用分野を有する。本研究は、マルチカスプ・アーク放電型水素負イオン源を対象とし、大型負イオン源からの一様・大電流かつ収束性の良い負イオンビーム引き出しの実現に不可欠な以下の課題を、数値モデリングの立場から明らかにすることを目的とした：1.負イオン生成の空間的非一様性発現機構の解明、2.多量の負イオン存在下でのプラズマ電位構造・引き出し界面形成機構の解明。これら目的に対して、今年度主として以下の成果を得た。
1. 非一様性発現機構の解明：1)非一様性改善のため提案されたテント型磁場配位を有するアーク放型電水素負イオン源に対して、電子エネルギー分布関数(EEDF)解析コードを適用した。非一様性発現機構の理解に重要なEEDFおよび解離性水素原子生成量の空間分布を計算した。その結果、一様性改善には側壁に沿ってイオン源全体を循環する電子ドリフト流の駆動が重要なことを示した。2)非一様性解明のため開発してきた水素中性粒子衝突輻射モデルを、今年度、加速器用高周波負イオン源にも適用し、水素原子からの発光強度を実験結果と比較することにより、その妥当性、信頼性を複数のイオン源で確認できた。 2. 負性プラズマ電位構造・引き出し界面形成機構の解明：1)空間3次元運動論的粒子(3D3V-PIC)コードによる負イオン引き出しシミュレーションを昨年度より継続して実施し、正イオン・電子・表面生成負イオンのダイナミックスと電極近傍の電位構造とを自己無撞着に計算した。その結果、空間2次元モデルにより昨年度まで得られた重要な知見（たとえばビームハロ発生機構）のほとんどが本質的には変わらないことが、3D3V解析でも確かめられた。2)一方で、興味深い新たな３次元効果として、ExBドリフトに起因する波動の励起とメニスカス形状の時間振動発生の可能性などを示した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 次年度使用額の使用計画 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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