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論文

Analysis of electron temperature distribution by kinetic modeling of electron energy distribution function in JAEA 10 ampere negative ion source

柴田 崇統; 寺崎 良*; 柏木 美恵子; 井上 多加志; 大楽 正幸; 谷口 正樹; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; et al.

AIP Conference Proceedings 1515, p.177 - 186, 2013/02

 被引用回数:8 パーセンタイル:94.55

JT-60SA用中性粒子入射装置では、大面積(0.9$$times$$0.45m$$^{2}$$)引出し面上の負イオン生成が偏っており、引き出された負イオンが電極に衝突して失われることが問題となっている。これまでの研究で、フィラメント陰極から放出される高速電子が$$mathbf{B} times textrm{grad} mathbf{B}$$ドリフトによって長手方向一方向へ移動すること、その電子温度の空間分布に負イオン一様性が強く関連することがわかっている。本研究では、電子温度の空間分布を一様にする負イオン源の磁場配位の改良を目的として、負イオン源内の電子温度分布を再現・予測するため、衝突素過程を考慮した3次元電子輸送解析コードを開発し、原子力機構の10アンペア負イオン源モデルで電子温度空間分布に偏りが発現する機構を調べた。その結果、解析結果はプローブ測定結果を良く再現できること、さらに高速電子が高いエネルギー($$E$$=25-60eV)を保持したまま長手方向端部の壁付近まで到達してプラズマ粒子と頻繁に衝突し、電子温度の空間分布に偏りを生じる過程を明らかにした。

論文

Effect of non-uniform electron energy distribution function on plasma production in large arc driven negative ion source

柴田 崇統; 古賀 章二朗*; 寺崎 良*; 井上 多加志; 大楽 正幸; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 戸張 博之; 土田 一輝; 梅田 尚孝; et al.

Review of Scientific Instruments, 83(2), p.02A719_1 - 02A719_3, 2012/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:13.93(Instruments & Instrumentation)

次世代大型核融合実験炉におけるNBI加熱用負イオン源では、一様性の高い大面積からのH$$^-$$ビームの引き出しが課題となっている。非一様性発現機構理解のための物理モデルとして、ビーム強度非一様性が(1)電子エネルギー分布関数(EEDF)非一様性、(2)(1)による水素原子(H$$^0$$),正イオン(H$$^+$$)生成分布非一様性、(3)PG表面へのH$$^0$$/H$$^+$$粒子束非一様性、(4)表面生成を介した水素負イオン生成分布非一様性によって生じることが提案された。しかし従来研究ではEEDFがプローブ測定から得られる2温度Maxwell分布で仮定されていたため、フィラメントから生成されるような高エネルギー電子の寄与を正確に取り入れていない。本研究では、実際の負イオン源形状,磁場配位を3次元的に模擬したMonte-Carloモデルを電子に適用し、局所的なEEDFを数値計算により求め、H$$^0$$/H$$^+$$生成分布を計算する。水素分子,原子密度($$n_{rm H2}=2.80times10^{19}$$m$$^{-3}$$,解離度0.1)を仮定した結果から定量的な生成分布が求められ、高エネルギー電子成分がH$$^0$$/H$$^+$$生成分布非一様性を強調する結果が示される。

論文

3D modeling of the electron energy distribution function in negative hydrogen ion sources

寺崎 良*; 藤野 郁朗*; 畑山 明聖*; 水野 貴敏; 井上 多加志

Review of Scientific Instruments, 81(2), p.02A703_1 - 02A703_3, 2010/02

 被引用回数:20 パーセンタイル:67.88(Instruments & Instrumentation)

将来の核融合炉に向けた大型水素負イオン源の開発において、空間的に一様な負イオン生成を実現することは重要な課題の一つである。近年、原子力機構の10A負イオン源における実験で、イオン源内の電子エネルギー分布が空間的に非一様となること、及びその電子エネルギー分布により負イオン生成分布が空間的に非一様となることが明らかにされた。そこで、本研究の目的は、電子エネルギー分布の解析を行い、空間的に非一様な電子エネルギー分布形成の物理的機構を明らかにし、空間的に一様な負イオン生成の実現に資することである。この目的のため、われわれはモンテカルロ法を用いた空間三次元・速度空間三次元(3D3V)の電子エネルギー分布解析コードを開発した。このコードを用いて、JAEAの10A負イオン源を対象とした解析を行ったところ、実験で観測されたイオン源内の電子エネルギー分布の空間的非一様性を再現した。われわれの開発したコードは次世代負イオン源の設計に有力なツールとなりうる。

口頭

Magnetic and crystal structures of Ba$$_{3}$$Co$$_{1-x}$$Ca$$_{x}$$Ru$$_{2}$$O$$_{9}$$

堀江 映仁*; 安井 幸夫*; 五十嵐 太一*; 谷田貝 亮*; 山本 貴史*; 寺崎 一郎*; 松川 健*; 星川 晃範*; 石垣 徹*; 井川 直樹

no journal, , 

量子スピン液体状態を示すことが期待されるBa$$_{3}$$Co$$_{1-x}$$Ca$$_{x}$$Ru$$_{2}$$O$$_{9}$$について粉末中性子回折実験及び磁化率測定を実施した。磁化率測定の結果、Ca置換量${it x}$の増加に伴い反強磁性転移温度$$T_mathrm{N}$$は低下し、${it x}$=0.1での$$T_mathrm{N}$$=88Kに対して、${it x}$=0.3では$$T_mathrm{N}$$=76Kまで下がることが分かった。中性子回折法による磁気及び結晶構造解析の結果、本試料では、これまで同種の化合物にてみられた${it b}$軸に沿ったCo$$^{2+}$$及びRu$$^{5+}$$のコリニアな磁気構造では説明がつかない磁気反射が観察された。また、${it x}$の増加に伴って格子体積の増加が観察されたが、その一方でRu-Ru間の原子間距離は減少することが分かった。これはRu-Ruの二量化に関係していると考えられる。本講演では${it x}$の変化によるRu$$^{5+}$$スピン変化を中心にBa$$_{3}$$Co$$_{1-x}$$Ca$$_{x}$$Ru$$_{2}$$O$$_{9}$$の磁気特性や磁気状態の詳細について議論する。

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