Ion species control in high flux deuterium plasma beams produced by a linear plasma generator

高フラックス重水素プラズマビーム中のイオン種制御

Luo, G.; 洲 亘; 中村 博文; 大平 茂; 西 正孝

Luo, G.; Shu, Wataru; Nakamura, Hirofumi; Ohira, Shigeru; Nishi, Masataka

低エネルギー・高フラックスのコンパクトなプラズマ源の作る重水素イオンビーム中のイオン種の制御について研究した。このプラズマ源は核融合炉のプラズマと対向壁との相互作用の研究用に開発したものである。本研究では、プラズマ源中の重水素圧力,アーク電流,制御用磁場などの放電パラメータを変化させることにより、重水素イオン種D, D, Dの割合を制御できることを見いだした。低い重水素圧力の場合ではDイオンが主になり、中間の磁場と高い重水素圧力の条件ではDが生成されやすい。また、強い磁場と大きなアーク電流がDからDへの変換を容易にする。これらの放電パラメータの適切な調節により、D, D、及びDのそれぞれについて、単一成分の割合が80%を超えるビームを得る方法を確立した。また、この中でDの生成には磁場の制御が重要な役割を果たしていることを見いだした。

The ion species ratios in low energy high flux deuterium plasma beams formed in a linear plasma generator were measured by a quadrupole mass spectrometer. And the species control in the plasma generator was evaluated by changing the operational parameters like neutral pressure, arc current, and axial magnetic confinement to the plasma column. The measurements reveal that the lower pressures prefer to form more D ions, and the medium magnetic confinement at the higher pressures results in production of more D, while the stronger confinement and /or larger arc current are helpful to D conversion into D. Therefore, the ion species can be controlled by adjusting the operational parameters of the plasma generator. With suitable adjustment, we can easily achieve plasma beams highly enriched with a single species of D, D, or D, to a ratio over 80%. It has been found that the axial magnetic configuration played a significant role in the formation of D within the experimental pressure range.