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アルファ粒子計測用集束性ヘリウム水素正イオンビーム源の開発

开发用于α粒子测量的聚焦氦氢正离子束源

基本信息

批准号：
17044011
负责人：
榊田創
金额：
$ 2.43万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

核融合プラントにおいて生成されるアルファ粒子の空間分布を計測するために、中性ヘリウム(He0)粒子をプラズマ中に入射するシステムが候補の一つとして考えられている。入射されたHe0粒子はアルファ粒子と荷電交換反応を行い、アルファ粒子は高エネルギーのHe0に変換され、エネルギーアナライザーにより計測される。He0ビームを生成する方法の一つとして次の方法が考えられている。最初に水素とヘリウムの混合ガスによるプラズマを生成し25keV程度で引き出す。引き出された全ビームからヘリウム水素正イオン(HeH+)成分のみを磁場で分離し、1MeV以上に加速する。その後、中性化セルでHe0に変換しプラズマ中に入射する。この手法が実現されれば、より簡便な計測システムを構築することが可能となるが、どの程度の電流密度が引き出されるのか等がわかっていなかった。そこで、中性粒子ビーム入射装置を用いて次の研究を行った(中性化セルへのガスパフは行わない)。加速電極への印加電圧300V、減速電極への印加電圧-4.5kVに対し、イオン源のアーク電圧、フィラメント電圧などの最適化、及び混合ガスの全圧に対するヘリウムガスの圧力比をスキャンすることで、どのような条件においてHeH+が増加するのかをエネルギー分解型質量分析器を用いて計測した。その結果、ヘリウムの割合が約75%以上の領域においてHeH+がより多く生成されることが見出された。その際の水素イオン、ヘリウムイオン成分の質量分析器によるカウント数と比較したところ、全ビームの約15%程度がHeH+成分である可能性が見積もられた。また、25kVでのHeH+ビーム加速実験結果から、全電流の15%がHeH+成分であると仮定すると約13mA/cm2以上の電流密度が得られていると見積もられ、要求されるprimary beamの電流密度値よりも大きいことが見出された。

The spatial distribution of nuclear fusion particles was measured, and the neutral particles were calculated. The incident He0 particles were detected in the charge exchange reaction, and the incident He0 particles were detected in the charge exchange reaction. The method of generating a file is one of the following: Initially, the mixture of water and nitrogen was produced at a level of 25keV. The magnetic field separation and acceleration above 1MeV of the H2O + component are discussed in detail. After the incident, the neutral layer is changed to the neutral layer. The method is simple and easy to measure, and the current density is easy to measure. A study on the application of neutral particle incidence devices was carried out. The acceleration electrode voltage is 300V, the deceleration electrode voltage is-4.5 kV, the voltage of the source is-4.5 kV, the More than 75% of the fields are divided into two groups, namely, HeH+, and HeH+. The possibility of a mass analyzer comparing the number of elements and the total number of elements in the mixture to about 15% of the total number of elements in the mixture and the total number of elements in the mixture is increasing. HeH + acceleration at 25kV results in 15% of the total current and a constant current density of about 13mA/cm2 or more.