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吉川 潔*; 多幾山 憲*; 大西 正視*; 山本 靖*; 長崎 百伸*; 増田 開*; 督 壽之*; 堀池 寛*
JAERI-Tech 2005-006, 116 Pages, 2005/03
JAERI-Tech-2005-006.pdf:24.79MB
ヘリウムのシュタルク効果を用いたレーザ誘起蛍光電界分布計測を球状静電閉じ込め型核融合中性子/陽子源装置中の重水素プラズマに適用可能とするため、入射用ヘリウム励起パルス原子線の高効率発生法を開発,確立するための研究を行った。さまざまなプラズマ生成方式を検討し、最終的にマグネトロン方式により、ヘリウム原子線との相互作用長の長いレーストラック形状のプラズマの低圧力化での生成が、簡潔・コンパクトな構成で可能となった。また、高密度の超音速パルス原子線の高繰り返し入射を実現するための装置を設計・製作して、性能を評価した。そして、高密度化を達成するための装置の改善点が明らかとなり、当初目標の達成が十分視野に入るまでになった。
吉川 潔*; 井上 信幸*; 山嵜 鉄夫*; 牧野 圭輔*; 山本 靖*; 督 壽之*; 増田 開*; 紀井 俊輝*; 大西 正視*; 堀池 寛*; et al.
JAERI-Tech 2002-020, 63 Pages, 2002/03
JAERI-Tech-2002-020.pdf:4.94MB
球状静電閉じこめ型核融合中性子源(IECF; Inertial-Electrostatic Confinement Fusion)の高度化には、理論で予測されている中空陰極中心に収束するイオンビームが作る空間電位部分の生成機構を実験的に確かめることが重要である。そのため今日まで殆どすべての実験的研究の目的は理論が予測する電位2重井戸分布の存在を証明することにあったが、いずれも間接的な傍証を得たに過ぎず決定的な証拠は得られなかった。本研究では、近年研究の進展が著しいレーザ誘起蛍光法によるシュタルク効果を用いた局所電界分布の直接計測を行い、電位2重井戸分布の存在を初めて明らかにするとともに、30年来の論争に終止符を打つことができた。さらに、理論が予測する低圧力下での大電流イオンビームによる核融合反応率が電流のおおよそ3乗に比例することを検証する予備的研究として、電圧・電流・ガス圧力が独立には変えられないグロー放電によるイオンビーム生成を打破するため、3重グリッドシステムを導入し、グロー放電より低圧力下で放電が持続できることを確かめた。さらに、電位分布との強い相関があり核融合反応断面積を決定する加速イオンのエネルギー分布をドップラーシフト分光法により測定し、現実験条件の下でイオンの最大エネルギーが印加電圧上昇に比例して大きくなることが明らかになり、今後の大電圧化による核融合反応断面積向上の可能性を示した。
平野 耕一郎; 佐久間 実; 吉川 潔*; 大西 正規*; 山本 靖*; 督 壽之*
PNC TY1604 95-001, 118 Pages, 1995/03
本報告書は、京都大学原子エネルギー研究所と動力炉・核燃料開発事業団が、「大出力クライストロンの高効率化」に関して、共同で実施した研究結果を取りまとめたものである。本研究の目的は、加速器による消滅処理システムにおいて、電子加速に必要な高周波エネルギー発生用大出力・定常クライストロンの高効率化を図るための技術に関連して、電子ビーム輸送の物理モデル、コード検討・改良、及び電子ビーム直接発電基礎実験の予備的検討を行うことである。電子銃部設計では、差分法によるE-GUNコードが複雑形状の電子銃設計には不向きなため、京都大学が開発した有限要素法を用いたKUADコードの改造により電子銃解析コードを作成し、EGUNコードとの比較検討を行うと共に、大電力定常線形加速器用電子銃の最適設計を行った。また、電子ビームと高周波電磁場との相互作用部のシミュレーションについては、昨年度に完成させた有限要素法を基礎とする高精度な計算モデル・計算アルゴリズムに基づき、実際にコード開発に着手し、各々のプログラムについて必要な精度と現実的な計算時間を得られるように計算セデルの改良を行った。電子ビーム直接発電基礎実験用直接変換器の予備的検討では、1984年から1987年にかけて小型クライストロンでのエネルギー回収実験を行った米国varian社を訪問し、文献調査では明確でなかったことを明らかにするとともに、実験における問題点を調べた。また、2次電子抑制方式などの検討を行った。以上の個別コードを改良し、クライストロン管内における全体的電子ビーム動特性が求められる総合化されたコード開発が今後の課題である。
吉川 潔*; 大西 正規*; 山本 靖*; 督 壽之*; 平野 耕一郎; 佐久間 実
PNC TY9604 94-001, 118 Pages, 1994/03
本報告書は、京都大学原子エネルギー研究所と動力炉・核燃料開発事業団が、「大出力クライストロンの高効率化」に関して、共同で実施した研究結果を取りまとめたものである。本研究の目的は、加速器による消滅処理システムにおいて、電子加速に必要な高周波エネルギー発生用大出力・定常クライストロンの高効率化を図るための技術に関連して、電子ビーム輸送の物理モデル、コード検討・改良、及び電子ビーム直接発電基礎実験の予備的検討を行うことである。クライストロン管における電子銃部設計では、差分法によるE-GUNコードが複雑形状の電子銃設計には不向きなため、本研究では京都大学が開発した有限要素法KUADコードの改良で解決した。電子ビームと高周波電磁場との相互作用は、本研究では現在最も進んだ差分法によるFCIコードを参考に、より自由度・発展性の高い有限要素法を基礎とする高精度な計算モデル・計算アルゴリズムを完成させた。電子ビーム直接発電基礎実験用直接変換器の予備的設計では、70%にも達する高い理論電気エネルギー回収効率を確かめ、本技術が「加速器による消滅処理システム」において重要な役割を担うことを示した。以上の個別コードを改良し、クライストロン管内における全体的電子ビーム動特性が求められる総合化されたコード開発が今後の課題である。