反転磁場配位(FRC)プラズマへの中性粒子ビーム入射基実験

反転磁場配位(FRC)プラズマの準定常化を目的とした新しいプラズマ制御技術が必要になって来ている。本研究ではFRCプラズマ制御のための新しい方法として中性粒子ビーム入射をとりあげてその基礎実験を行うために、FRCプラズマ装置の改造及び中性粒子ビーム源の設計・製作を行った。ビーム入射実験では大容積のFRCプラズマが必要となるため、逆磁場テータピンチ方式で生成したFRCプラズマを大きな真空容器に移送する必要が生じる。このため既存の装置の改造により生成部(内半径15.5cm)から保持部(内半径40cm)へ移送して大容積FRCプラズマを形成しビーム入射を行う実験装置(FI×)を製作した。エネルギーEb〜10KeVの中性粒子(水素)ビーム入射実験には、セパラトリックス半径rs〜20cm、捕捉磁束Φt〜1.5mWb、プラズマ密度ne〜10^<14>cm^<-3>のFRCプラズマが適している。実験ではrs〜200mm、Φt〜1.0mWb、ne〜5×10^<13>cm^<-3>の下RCプラズマが得られており、目標値より若干劣るがほぼビーム入射実験可能なレベルに達している。中性粒子ビーム装置はイオン源と中性化セルよりなり、イオン源には永久磁石によるラインカスプ磁場でアークプラズマの閉じ込めを良くしアーク効率を上げたバケット型を用いた。アークプラズマから3枚の多孔電極を用いて引き出したイオンビームは中性化セル中で荷電交換反応により中性粒子ビームとなる。本装置はビームの急速起動・短パルス化(1-D5〜-1D55ms)により、大型の排気系や冷却系を省きコンパクト化した。又、ビームのエネルギーを10keV程度に保ち、電流密度を増加させるため減速電圧の高圧化やビームの幾何学的集束を行なった。実験では、Eb〜9.6keV、ビームパワーPb〜20kW(うち中性粒子は約80%)が得られ、FIXに装着してプラズマ入射実験を行なう準備は完了した。

反転磁場配位(FRC)プラズマの準定常化を目的とした新しいプラズマ制御技術が必要になって来ている。本研究ではFRCプラズマ制御のための新しい方法として中性粒子ビーム入射をとりあげてその基礎実験を行うために、FRCプラズマ装置の改造及び中性粒子ビーム源の設計・製作を行った。ビーム入射実験では大容積のFRCプラズマが必要となるため、逆磁場テータピンチ方式で生成したFRCプラズマを大きな真空容器に移送する必要が生じる。このため既存の装置の改造により生成部(内半径15.5cm)から保持部(内半径40cm)へ移送して大容積FRCプラズマを形成しビーム入射を行う実験装置(FI×)を製作した。エネルギーEb〜10KeVの中性粒子(水素)ビーム入射実験には、セパラトリックス半径rs〜20cm、捕捉磁束Φt〜1.5mWb、プラズマ密度ne〜10^<14>cm^<-3>のFRCプラズマが適している。実験ではrs〜200mm、Φt〜1.0mWb、ne〜5×10^<13>cm^<-3>の下RCプラズマが得られており、目標値より若干劣るがほぼビーム入射実験可能なレベルに達している。中性粒子ビーム装置はイオン源と中性化セルよりなり、イオン源には永久磁石によるラインカスプ磁場でアークプラズマの閉じ込めを良くしアーク効率を上げたバケット型を用いた。アークプラズマから3枚の多孔電極を用いて引き出したイオンビームは中性化セル中で荷電交換反応により中性粒子ビームとなる。本装置はビームの急速起動・短パルス化(1-D5〜-1D55ms)により、大型の排気系や冷却系を省きコンパクト化した。又、ビームのエネルギーを10keV程度に保ち、電流密度を増加させるため減速電圧の高圧化やビームの幾何学的集束を行なった。実験では、Eb〜9.6keV、ビームパワーPb〜20kW(うち中性粒子は約80%)が得られ、FIXに装着してプラズマ入射実験を行なう準備は完了した。