ヘリシティー注入を目的にした新しい低不純物・強磁場プラズモイドの開発

开发用于螺旋注射的新型低杂质、高场等离子体

• 批准号: 13780392
• 负责人: 渡部 政行
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Iwate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13780392/
• 关键词: 擬火花放電; 大電流グロー放電; プラズモイド; プラズマジェット; 磁気ヘリシティー

H13年度は電極部を設計・製作し、放電に伴う電極孔からのプラズマ撃ち出しを光学的に確認した。実験では充電電圧をできるだけ低くした条件で大きな放電電流を流せるようにコンデンサー容量を増加させた(100μF)。これにより放電初期に電子が電界によって強く加速されることなく、電磁力(ローレンツ力)でプラズマ自体を撃ち出せることを確認できた。前年度の結果を踏まえ、H14年度は主に撃ち出されたプラズマジェットの温度・密度計測を行い、詳細にプラズマジェットの特性を調べた。プラズマジェットの温度密度の計測にはアースから電気的に浮かしてあるダブルプローブを用いた。電気的に接地されているシングルプローブを用いた場合、擬火花放電の特徴として長い放電路での放電が優先的に起こることから正確に計測できないことが前年度の実験で明らかになっている。今年度は電気的に浮いているダブルプローブを用いることにより、正確にプラズマジェットの温度密度を計測することが可能になった。放電電流が10kAの場合のプラズマ温度・密度はそれぞれ5eV、10^<13>cm^<-3>程度であることがわかった。前年度に行っていた予備実験の結果(プラズマ密度が10^<10>cm^<-3>)と比べてコンデンサーの容量を増加させ、初期電界を下げることによりプラズマ密度を大幅に増加させることに成功した。15kA程度の放電電流がφ5mmの電極孔に集中していることから電極孔付近の自己磁場の大きさは数T程度になる。今後、放電電流を30kA程度まで増加させていき磁場を増大させ最終的にプラズモイドに閉じ込めていく予定である。また放電後の電極状態を視覚的に確認することにより電極の損傷が少ないことを確認した。電極からの不純物混入が少ないことを示唆している。

2003年度，我们设计并制造了电极部分，并通过光学手段确认了放电时从电极孔喷出等离子体的情况。在实验中，增加了电容器容量（100μF），以便在充电电压保持尽可能低的条件下允许大的放电电流流动。其结果，确认了在放电初期电子不会被电场强烈加速，等离子体本身能够通过电磁力(洛伦兹力)而被喷射。根据前一年的成果，2004年度我们主要测量了喷射的等离子射流的温度和密度，并对等离子射流的特性进行了详细的研究。使用从地面电悬挂的双探针来测量等离子体射流的温度密度。去年的实验表明，当使用接地的单探头时，无法进行准确的测量，因为伪火花放电优先发生在较长的放电路径中，这是伪火花放电的特性。今年，通过使用电浮动双探头，可以精确测量等离子体射流的温度密度。当放电电流为10kA时，发现等离子体温度和密度分别约为5eV和10 ^ 13 cm ^ -3 。与去年进行的初步实验结果（等离子体密度为10^<10>cm^<-3>）相比，通过增加电容器容量和降低初始电场，等离子体密度显着增加。由于约15kA的放电电流集中在φ5mm的电极孔内，因此电极孔附近的自磁场大小约为几个T。未来，我们计划将放电电流增加到约30 kA，并增加磁场，最终将其限制在等离子体团中。另外，通过目视确认放电后的电极的状态，确认电极几乎没有损伤。这表明电极几乎没有杂质污染。