2016 Fiscal Year Annual Research Report
Energetic ion induced excitation dynamics of hydrogen molecule in divertor plasma
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26420848
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
岡本 敦 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50396793)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北島 純男 東北大学, 工学研究科, 准教授 (30161475)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | プラズマ・核融合 / 高エネルギーイオン / 境界層プラズマ / 原子・分子物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ダイバータ領域に流入する高エネルギーイオンが、非接触ダイバータ形成に重要な再結合過程に与える影響を解明することを目的に実施した。研究期間全体を通して、高エネルギーイオンと再結合プラズマの共存環境を実験で実現するとともに、励起水素分子密度を計測した。これまで評価が困難であった高エネルギーイオンによる励起状態原子の生成消滅を定量的に評価するモデルを構築し実験との比較を行った。
最終年度には次のような成果を得た。まず、水素プラズマ中の分子スペクトルの発光強度から水素分子の振動・回転温度を計測することで、分子が関与する再結合過程が特定の条件の水素プラズマでは効いていることを見出した。次いで、エネルギー弁別型ファラデーカップを開発し、プラズマ中の高エネルギーイオン粒子束を直接測定した。これにより従来の手法で課題であった高エネルギーイオンの影響の定量評価における曖昧さを低減した。また、陽子ビームの入射手法の一つである固体表面から陽子のみ加速させる方法を実験実証するための高密度プラズマ源を整備するとともに、別の手法としてフィルターにより他のイオンビームと弁別する場合の軌道を数値計算により検討した。
高エネルギーイオンビームの粒子束を変化させる実験を行い、高エネルギーイオン粒子束の増加に比例して再結合に特徴的な線スペクトル強度が減少することを実験的に世界で初めて明らかにした。前年度構築した高エネルギーイオンの影響を包含した衝突輻射モデルを発展させ、実験とモデル計算の比較を行った。高エネルギーイオン粒子束の増加に比例して減少する占有密度（発光強度）の成分を見出し、予想していたように影響が再結合に特徴的な線スペクトルに現れることを示した。一方で実験結果とは比例係数が一致しないことも発見し、その理由を解明すべく新たな研究を展開する計画である。
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