高効率爆縮方式パルスパワー発生装置によるイオンビームの発生と計測

使用高效内爆型脉冲功率发生器产生离子束并进行测量

基本信息

批准号：
63055029
负责人：
秋山秀典
金额：
$ 3.78万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Fusion Research
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

パルスパワー発生装置を用いたイオンビーム核融合は、巨大なパルスパワー発生装置を必要としている。従来のマルクスバンクと水コンデンサを用いたパルスパワー発生方式と比較して、体積で1/1000,重量で1/300にすることの可能な誘導性エネルギー蓄積方式パルスパワー発生装置を開発し、それを用いてパルスイオンビームの発生実験を行った。イオンビーム源として、磁場絶縁型イオンダイオードを用いた。パルスパワー源としては、開発継続中ではあるが、現時点で出力250kV33kA、電流の立ち上がり時間1.3kA/n秒のパルスパワー発生装置ASO-1を用いた。オープニングスイッチとして、ASO-1はヒューズ及びプラズマエロージョンオープニングスイッチを持っているが今回はヒューズのみを用いて実験した。臨界磁場を印加した時、最もイオンビーム電流密度が大きくなり、75A/cm^2に達した。ダイオード電圧は約70kVで電圧のパルス幅は100n秒であった。ダイオード電圧の立ち上がり時間は、ヒューズとイオンダイオードの間に入れたスパークギャップのガス圧又はギャップ長を変化することにより変化出来た。電圧の立ち上がりが遅い時、イオンダイオード陽極であるプラスチィクに埋め込まれた銅ピンからの銅ビームの発生が観測された。又、トムソンパラボラ分析器により、イオンビームの組成が得られた。イオンダイオードに印加される外部磁場を変化し、磁場が大きい時はイオンチャイルドラングミュア電流密度となることを確認した。又、バイアスイオンコレクターを用いて、軸方向及び径方向のイオンビーム電流密度分布を測定した。今後、パルスパワー発生装置ASO-1の開発の進行に伴い、さらに高電圧をイオンダイオードに印加する予定である。

使用脉冲功率发生器的离子束聚变需要巨大的脉冲功率发生器。我们开发了一种感应储能式脉冲发电装置，与使用Marx Bank和水电容器的传统脉冲发电方法相比，体积可减少至1/1000，重量可减少至1/300。使用离子束进行。使用磁绝缘离子二极管作为离子束源。作为脉冲电源，我们使用了 ASO-1 脉冲电源发生器，目前其输出为 250 kV、33 kA，电流上升时间为 1.3 kA/n 秒，但其开发仍在进行中。作为断开开关，ASO-1有一个保险丝和一个等离子腐蚀断开开关，但这次我尝试只使用一个保险丝。当施加临界磁场时，离子束电流密度变得最高，达到75A/cm^2。二极管电压约为70 kV，电压脉冲宽度为100 ns。二极管电压的上升时间可以通过改变保险丝和离子二极管之间的火花隙的气压或间隙长度来改变。当电压缓慢上升时，可以观察到嵌入塑料（即离子二极管阳极）中的铜销产生铜束。离子束的成分也是使用汤姆森抛物线分析仪获得的。通过改变施加在离子二极管上的外部磁场，我们证实当磁场很大时，会出现离子Child-Langmuir电流密度。此外，使用偏压离子收集器测量轴向和径向上的离子束电流密度分布。未来，随着ASO-1脉冲功率发生器的开发不断取得进展，我们计划对离子二极管施加更高的电压。