アルファ粒子計測用高電流密度ヘリウム水素正イオンビーム源の評価

高电流密度氦氢正离子束源α粒子测量评价

• 批准号: 18035017
• 负责人: 榊田 創
• 金额: $ 5.76万
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18035017/
• 关键词: ヘリウム水素イオン; アルファ粒子; 核融合プラント; 中性ヘリウム粒子ビーム; イオン源; 質量分析器; ITER; 中性粒子ビーム装置

国際熱核融合実験炉において生成されるアルファ粒子の空間・速度分布を計測するために,高電流密度のHe以上の重い粒子のイオンビームを燃焼プラズマ中に入射するシステムが考えられている.入射された中性ヘリウム(He^0)粒子は,アルファ粒子と荷電交換反応を行う.その際,アルファ粒子は高エネルギーのHe^0に変換され,エネルギーアナライザーにより計測される.He^0ビーム生成法の一つとして,イオン源でヘリウム水素イオン(HeH^+)を生成し1次ビームとして取り出した後,HeH^+成分のみを磁場で分離し,1MeV程度まで加速する.その後,中性化セルでHe^0に変換しプラズマ中に入射することが考えられている.そこで,産総研で開発したビームシステムを用いてヘリウムと水素の混合ガスを用いたビーム引き出し実験を300Vで行った結果,HeH^+を多く生成することが可能な条件を見出した(前年度までの成果).平成18から19年度にかけて,エネルギー20kV程度の全ビームからHeH^+の電流成分のみを電磁石で分離し,電流の割合を計測し,実際の計測において必要とされる電流密度が得られるかを評価するシステムの設計・製作・実験を行った.加速電圧約20kVで,全電流(H^+,H_2^+,H_3^+,H_e^+,HeH^+)から各ビーム成分を磁場で分離し各電流を計測した結果,HeH^+ビームの割合は全ビームの約0.3%程度である事が見出され,一桁程度割合を高める必要が有ることが判明した.つまり,20kVの領域ではHeH^+ビームが,チャンバー内に存在するガスにより解離されている可能性がある.以上の結果から,イオン源から1keV程度以下もしくは300keV程度以上で混合ビームを引き出し,その後にHeH^+成分を分離しかつ1MeV程度まで加速するシステムがより実用化の可能性が高い.今後は当該システムの設計と原理試験が必要となる.

International thermonuclear fusion be 験 furnace に お い て generated さ れ る ア ル フ ァ の space particles, velocity distribution を measuring す る た め に, high current density の He above の heavy い particle の イ オ ン ビ ー ム を combustion 焼 プ ラ ズ マ に incidence in す る シ ス テ ム が exam え ら れ て い る. Incident さ れ た neutral ヘ リ ウ ム (He ^ 0) particle は ア ル フ ァ と charged particles to exchange the 応 を う. そ の interstate, ア ル フ ァ high particle は エ ネ ル ギ ー の He ^ 0 に variations in さ れ, エ ネ ル ギ ー ア ナ ラ イ ザ ー に よ り measuring さ れ る. He ^ 0 ビ ー ム generated method の a つ と し て, イ オ ン source で ヘ リ ウ ム water element イ オ ン (He H ^ 1 +) を generate し ビ ー ム と し て in り out し た, HeH ^ + component の み で separation し を field, 1 mev degree ま で accelerate す る. そ の after neutralization セ ル で He ^ 0 に variations in し プ ラ ズ マ に incidence in す る こ と が exam え ら れ て い る. そ こ で, production 総 research で open 発 し た ビ ー ム シ ス テ ム を with い て ヘ リ ウ ム と Mix water element の ガ ス を with い た ビ ー ム lead き out し be 験 を 300 v line で っ た results, HeH ^ + を く generated す る こ と が might な conditions を see し た (before the annual ま で の results). Pp.47-53 18 か ら 19th annual に か け て, エ ネ ル ギ ー 20 kv degree の full ビ ー ム か ら HeH ^ + の current component の み を electromagnet で separation し, current の cut close を measuring し, be interstate の measuring に お い て necessary と さ れ が る current density to ら れ る か を review 価 す る シ ス テ ム の design, production, and be 験 を line っ た. Accelerate about 20 kv electric 圧 で, all current (H ^ +, H_2 ^ +, H_3 ^ +, H_e ^ +, HeH ^ +) か ら each ビ ー ム composition を magnetic separation で し each current を measuring し た results, HeH ^ + ビ ー ム の cut close は full ビ ー ム の about 0.3% degree で あ る matter が show the さ れ, high degree of a girder cut close を め る が have necessary る こ と が.at し た. つ ま り, 20 kv の field で は HeH ^ + ビ ー ム が, チ ャ ン バ ー に exist within す る ガ ス に よ り dissociation さ れ て い る possibility が あ る. の above results か ら, イ オ ン source か ら below 1 kev degree も し く は 300 kev degree above で mixed ビ ー ム を lead き し, そ の after に HeH ^ + component separation を し か つ 1 mev degree ま で accelerate す る シ ス テ ム が よ り be with high possibility の が い. In the future, システム when this システム <s:1> design と principle experiment が is necessary となる.

项目成果

アルファ粒子計測用ヘリウム水素正イオンビームの電流密度評価

用于α粒子测量的氦氢正离子束的电流密度评估

• 发表时间: 2007
• 作者: K.Ishii;K.Shinohara;M.Ishikawa;M.Baba;M.Isobe;S.Kitajimam;M.Sasao;M.Sasao;磯部光孝;笹尾真実子;石井啓一;笹尾真実子;M. Sasao;M. Sasao;M. Sasao;M. Sasao;M. Sasao;笹尾真実子;石井啓一;岡田耕一;笹尾真実子;岡田耕一;柏総一郎;佐藤義文;M. Sasao;M. Sasao;笹尾真実子;磯部光孝;榊田創
• 通讯作者: 榊田創

Development of Strongly Focused High-Current-Density Ion Beam System and Its Application for the Alpha Particle Measurement in ITER

强聚焦高电流密度离子束系统的研制及其在ITERα粒子测量中的应用

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proc. 21st IAEA Fusion Energy Conference (2006, Chengdu) FT/P5
• 作者: 川添良幸;池庄司民夫;香山正憲;大野かおる;三上益弘;他;榊田 創;榊田 創;榊田 創;榊田 創;榊田 創;榊田 創
• 通讯作者: 榊田 創

アルファ粒子計測用高電流密度ヘリウム水素正イオンビーム源の評価

高电流密度氦氢正离子束源α粒子测量评价

• 发表时间: 2008
• 期刊: 第4回科研費特定領域「プラズマ燃焼のための先進プラズマ計測」シンポジウム(2008, 2月8日, 熱海)
• 作者: 川添良幸;池庄司民夫;香山正憲;大野かおる;三上益弘;他;榊田 創
• 通讯作者: 榊田 創

高電流密度多種材イオンビームを用いた研究展開

使用高电流密度多材料离子束的研究进展

• 发表时间: 2007
• 期刊: 平成18年度産業技術総合研究所逆磁場ピンチ研究会,(2007,3月,つくば)
• 作者: 川添良幸;池庄司民夫;香山正憲;大野かおる;三上益弘;他;榊田 創;榊田 創;榊田 創;榊田 創
• 通讯作者: 榊田 創

中性Heビームの高温プラズマへの入射による準安定状態比率計測の可能性

通过将中性氦束注入高温等离子体来测量亚稳态比率的可能性

• 发表时间: 2006
• 期刊: プラズマ核融合学会第23回年会予稿集,(2006,11月,つくば)
• 作者: 川添良幸;池庄司民夫;香山正憲;大野かおる;三上益弘;他;榊田 創;榊田 創;榊田 創;榊田 創;榊田 創;榊田 創;榊田 創;平野 洋一
• 通讯作者: 平野 洋一