実験室プラズマで解き明かす非接触ダイバータの構造形成過程と非定常ダイナミクス

实验室等离子体揭示非接触偏滤器的结构形成过程和非定常动力学

基本信息

批准号：
20H01883
负责人：
高橋宏幸
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)水素分子活性化再結合プラズマ(MARプラズマ)の生成を目指し、水素プラズマに対する水素二次ガス導入実験を行った。MARプラズマ形成時に特有の傾向である電子密度のロールオーバーと電子温度の単調減少を確認した。それを受けて、(a)水素バルマー系列線強度比(Hα/Hβ)および(b)イオン交換反応率の圧力応答計測を実施した。(a)においては、解離性付着を伴うMAR(DA-MAR)に特有のHα光の選択的な増加は見られなかった。そのため、観測されたロールオーバーがイオン交換を伴うMAR(IC-MAR)に由来する事が示唆された。そこで、分光計測と静電プローブ計測を組み合わせてイオン交換の反応率を評価した。その結果、イオン交換の反応率が最大となる圧力が電子密度が最大となる圧力と対応している事が判明した。IC-MARはDA-MARと異なり直接的な検出指標を持たないが、IC-MARの進展を裏付ける結果を得る事に成功し、その手法も確立する事ができた。(2)Retarding field analyzer(RFA)を用いて磁力線に平行な方向と垂直な方向のイオン温度を同時に導出する手法を開発した。イオン案内中心とラーマー半径の大きさによって生じる速度の選択性を利用する事で2方向のイオン温度を計測する手法である。DT-ALPHAを用いて本手法の原理実証に取り組んだ。ヘリウムプラズマを対象にRFAとIon sensitive probe (ISP)を用いた計測を行った。RFAとISPから求めた垂直方向イオン温度は良好な一致を示し、提案した手法の妥当性を確認する事ができた。体積再結合が強く進展するプラズマではイオン温度に非等方性が生じる可能性があり、それぞれを独立に計測する必要がある。本研究によって、単一の計測器を用いて単一の放電から異なる2方向のイオン温度を同時に得る事が可能となった。

（1）我们进行了一个实验，将二级氢气引入氢血浆，目的是产生氢分子激活的重组血浆（MAR等离子体）。我们证实了电子温度的电子密度和单调降低的滚动，这是Mar血浆形成时的独特趋势。为此，对（a）氢氢串联强度比（Hα/Hβ）和（b）离子汇率反应速率进行了压力响应测量。在（a）中，未观察到具有分离固定的MAR（DA-MAR）的Hα光特征的选择性增加。因此，建议观察到的侧侧从MAR（IC-MAR）带有离子交换。因此，将光谱测量和静电探针测量合并，以评估离子交换的反应速率。结果，发现离子交换的反应速率最大的压力对应于电子密度最大的压力。与DA-MAR不同，IC-MAR没有直接检测指数，但是它成功地获得了支持IC-MAR进展的结果，并且也能够建立此方法。（2）我们开发了一种同时沿平行于磁场线并垂直于方向的方向定于离子温度的方法。该方法使用离子导向中心产生的速度和拉默半径的大小的选择性，以两个方向测量离子温度。我们努力使用DT-Alpha来证明该方法的原理。使用RFA和离子敏感探针（ISP）测量氦等离子体。由RFA和ISP确定的垂直离子温度显示出良好的一致性，并确认了该方法的有效性。在强烈发展体积重组的等离子体中，可能在离子温度中发生各向异性，并且必须独立测量每个温度。这项研究使得使用单个仪器同时从单个放电中同时获得两个不同的离子温度。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Dependence of Plasma Parameters in Hydrogen Discharges on Magnetic Field Configuration and Neutral Pressure in the DT-ALPHA Device

DT-ALPHA 装置中氢气放电中的等离子体参数对磁场结构和中性压力的依赖性

DOI：
10.1585/pfr.15.1201056
发表时间：
2020
期刊：
Plasma and Fusion Research
影响因子：
0.8
作者：
SEINO Tomohiro;TAKAHASHI Hiroyuki;BOONYARITTIPONG Peerapat;SAIKYO Takeshi;OGASAWARA Kenta;OKAMOTO Atsushi;KITAJIMA Sumio;TOBITA Kenji
通讯作者：
TOBITA Kenji

Impact of selective ion transmission on measurement by retarding field analyzer

DOI：
10.1063/5.0144798
发表时间：
2023-05
期刊：
Physics of Plasmas
影响因子：
2.2
作者：
H. Takahashi;T. Seino;R. Nishimura;K. Yoshimura;A. Kanno;T. Hara;Y. Takahashi;S. Kagaya;A. Matsuyama;Y. Hayashi;K. Tobita
通讯作者：
H. Takahashi;T. Seino;R. Nishimura;K. Yoshimura;A. Kanno;T. Hara;Y. Takahashi;S. Kagaya;A. Matsuyama;Y. Hayashi;K. Tobita

Development of an ion beam measurement instrument for divertor simulation experiments in radio-frequency plasma

射频等离子体偏滤器模拟实验离子束测量仪的研制