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2014 年度 実績報告書

レーザー核融合ロケットの磁気ノズルに関するスケーリング則確立と最適化

研究課題

研究課題/領域番号 25420852
研究機関九州大学

研究代表者

中島 秀紀  九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (60112306)

研究分担者 山本 直嗣  九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (40380711)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード核融合 / ロケット / 磁気ノズル
研究実績の概要

核融合は宇宙推進に非常に適している。なぜなら、核融合反応では、他の化学反応や核分裂反応に比較して、単位質量あたりに発生するエネルギーが非常に大きいため高温・高速のプラズマが容易に得られる。核融合反応で生成した膨大なエネルギーを持つプラズマを、磁気ノズルにおいて磁場との相互作用を利用し(固体壁との相互作用無く)運動方向を変えることにより,推力を得ることが出来る。従って、従来の推進機では不可能な、高い排出速度(即ち高い比推力)と大きな比出力を同時に達成可能であり、核融合プラズマを利用した宇宙推進システム(ロケット)は、画期的な高速推進システムとして非常に有望である。磁気ノズルにおいては、磁場がバネの役割をし、プラズマを跳ね返し、放出することによって、推力が発生すると考えられている。
磁気ノズル中のプラズマ挙動に関して、我々は長年にわたり数値解析により解明してきた。また、実験による原理実証を通しても解明する努力を続け、ようやく大阪大学レーザーエネルギー学研究センター(レーザー研)の装置(激光)を用いて、磁気ノズル中のプラズマ挙動について模擬実験(レーザー生成プラズマを使用)を行い、世界に先駆けてスラスト・スタンドにより推力を直接的に評価し、磁気ノズルが実際に働くことを証明した。 残された課題は、実用機にいたる設計の指針となるスケーリング則を確立すること、また、推進効率の大きな最適な磁気ノズル形状を探ることである。
残された課題は、我々のこれまでの実験を発展させて、最終的には、実用機にいたる設計の指針となるスケーリング則を確立すること、また、推進効率の大きな最適な磁気ノズル形状を探ることである。
本年度は、激光装置を用いて、磁場中でのプラズマ挙動を観測した。磁場強度が強くなるにつれ、プラズマ膨張が押しとどめられるのを明確にした。この成果は、現在論文化の作業中である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Acceleration of Miniature Targets by Kilo-Tesla Magnetic Field2015

    • 著者名/発表者名
      N. Saito, et al
    • 雑誌名

      Transactions of the JSASS / Aerospace Technology Japan

      巻: 未定 ページ: 未定

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 強磁場による新しい加速方法2014

    • 著者名/発表者名
      齋藤直哉
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部第18回支部大会
    • 発表場所
      熊本市
    • 年月日
      2014-11-20 – 2014-11-21
  • [学会発表] Study of the Plasma Behavior in One-Tesla Magnetic Field2014

    • 著者名/発表者名
      N. Saito
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21

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公開日: 2016-06-01  

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