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山納 康*; 明石 圭祐*; 小林 信一*; 田中 豊; 小林 薫; 秋野 昇; 花田 磨砂也; 池田 佳隆
no journal, ,
核融合分野で利用されているイオン源では、金属板に冷却管を銀ロー付けした水冷式の電極が一般的に利用されている。これまで、銀ローは融点が低いために真空耐電圧が低いと考えられていたが、実際に銀ロー材の真空中の絶縁破壊特性や電界電子放出特性を実測した報告はほとんどない。そこで、真空絶縁破壊試験用の銀ロー電極を製作し、試験を行う。製作した電極は直径25mmであり、先端曲率半径がR30mmであり、電極中心部の直径7mmの領域に厚さ1.5mmの銀ロー(組成:銀45%,銅15%,亜鉛16%,カドミウム24%)を流し込んだ構造を有している。試験では、同電極に無酸素銅製電極を対向させて、高電圧を印加する。試験に先立ち、真空耐電圧特性に大きな影響を及ぼす電極表面状態をXPSで測定した。無酸素銅電極の場合、銅スペクトル強度は酸素や炭素に対して十分に大きく、銅スペクトルのピークが明瞭に観察された。しかしながら、銀ロー電極の場合、亜鉛やカドミウム等のスペクトル強度は炭素や酸素に対して小さく明瞭なピークが観察されていない。加えて、銀ローの主成分である銀のピークは確認できなかった。これらの結果から、銀ロー電極は表面が炭素系汚染物質や酸化膜で覆われている可能性が高いと推察できる。試験では、真空絶縁破壊電圧に対する電極表面の酸化膜の影響についても測定する予定である。
小島 有志; 花田 磨砂也; 吉田 雅史; 明石 圭祐
no journal, ,
JT-60SAに向けては、22Aの大電流負イオンを100秒間生成することが大きな課題である。負イオンを長時間効率よく生成するには、Csの付着したプラズマ電極の温度を200
C程度に維持する必要があるが、従来の慣性冷却型プラズマ電極では、パルスと共に電極温度が上昇することが問題であった。そこで、高温フッ素系冷媒をプラズマ電極内に循環させるシステムを開発した。今回、温度制御性能を左右する高温フッ素系冷媒の熱伝達係数を実測することにより、高精度に制御時定数を予測して設計した。その結果、7秒程度の短い時定数でプラズマ電極の温度を一定に制御することが可能となり、要求値の9割である120A/m
の高密度負イオンビームを、100秒間生成することに成功した。
明石 圭祐; 小島 有志; 吉田 雅史; 花田 磨砂也; 山納 康*
no journal, ,
局所高電界を有する大面積多孔電極の耐電圧改善に向けては、絶縁破壊が生じる機構を明らかにして、適切な改善策を施すことが必要である。しかし、局所高電界と絶縁破壊の因果関係は未解明であり、その物理的理解が求められている。そこで、今回、絶縁破壊に至るモデルとして、局所高電界による電界放出電子電流が絶縁破壊のトリガーとなると考え、局所暗電流密度と絶縁破壊確率の関係を調べた。その結果、カソードルミネッセンス法を用いて実測した暗電流密度と共に絶縁破壊確率が上昇し、0.1mA/mの場合に10秒間の内の絶縁破壊確率が50%となることが分かった。これにより、局所高電界領域の絶縁破壊に対して新たな知見が得られた。