慣性核融合用電子ビーム及び軽イオンビーム技術の基礎

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58年度に始る3年計画の最終年度として下記の成果を上げ、当初の計画を十分に達成することができた。イオン誘導加速と大強度粒子輸送に関しては、三つの加速段とソレノイド及び四重極磁場系からなる収束伝送系を完成し、多段加速のビーム伝送の実験的研究を行い、理論的に検討した。多段加速は期待通り有効であることが示されたが、ビーム伝送、特にビームの減衰に関しては、その原因の大部分が平衡解の振幅の大きいことと、残留ガスとの荷電交換によって説明されたとは言え、完全には説明できず、更に綿密な研究を要する。加速モジュールの磁性材料のエネルギー効率改善に関しては、アモルファス新合金によるコアを試作し、満足すべき周波数応答を与える事が分かった。以上の結果、大電流イオンビームの加速と伝送に関する基礎が積み上げられ、今後更に大型装置の開発を行うための基盤が確立された。高効率・高輝度軽イオンビームダイオードの開発については、プラズマフォーカスダイオードが、高性能を示すことを確認した。高輝度ダイオード円錐型PEDについては、輝度の電圧依存性を明らかにし、10MeVにおいてはほぼ【10^(13)】W/【cm^2】【rad^2】の輝度を持ち得ることを示した。クライオ・陽極による高純度軽イオンビーム発生に関しては、新たに改良されたヘリウム冷却ダイオードによって、20A/【cm^2】、200KeVの高純度【H^+】ビームの発生に成功した。しかし、高照射密 度の発生に関しては、磁場による高輝度ビームの収束の実験的・理論的研究にも10MeVにおいて【10^(12)】W/【cm^2】程度が期待されるのみで、レーザーで達成されている【10^(14)】W/【cm^2】以上の照射密度を達成するには、さらに画期的な工夫を要する。更にレーザートリガースパークギャップによるパルスパワーシステムの同期技術は、数100KeVの 大電流電子ビーム系について確立された。ビーム伝送については、レーザーによるプラズマチャンネルの有効性が示された。