核融合燃料ペレット入射用レールガンの高繰り返し化

用于聚变燃料芯块喷射的轨道炮的高重复率

基本信息

批准号：
05780382
负责人：
勝木淳
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

アイスペレット入射装置として数種のペレット加速方式が研究されているが、現在のところ、二段軽ガス銃方式によって3km/sまでの速度領域でペレットサイズ及び射出速度を制御できるようになった。しかしながら、軽ガス銃方式でそれ以上の速度を達成する子とは原理的に不可能であり、他の加速方式の開発が望まれる。我々は、5km/s以上の速度を原理的に達成可能なレールガン方式のペレット加速装置の開発を行っている。これまでに、永久磁石を利用した磁場増強型レールガンを考案し、従来型に比べてレールガン内壁の熱的損傷が減少すること、及びレールガン内において二次的な電流の発生が抑制されることを実験的に確信した。本研究では、永久磁石によって加速管に印加される磁場がレールガンの動作、特にプラズマ電機子に及ぼす作用について調べた。また、レールガン内部における熱伝導シミュレーションを行い、レールとして最適な金属材料について検討した。1)プラズマ電機子の振舞の観察50cmの永久磁石付き磁場増強型及び同じ長さの従来型の2台のレールガンを用い、両者におけるプラズマ電機子の振舞をピックアップコイル及び高速度カメラを用いて調べた。永久磁石を使用した磁場増強型レールガンの方が速度の立ち上がりが速く、動作の再現性が非常に良い。レールガン従来型レールガンでは全てのショットにおいて二次的な電流が発生しているのに対し、磁場増強型レールガンでは二次電流の発生率が半減した。ショット後のレールの表面を解析すると、永久磁石を使うことによってレール表面の損傷が10分の1以下になっていることがわかった。これらの永久磁石を用いたことによるレールガン動作の改善は、駆動電流の低減によってレールガン内壁への熱負荷が減少したためであると考えられる。2)レール材質の最適化銅、真鍮、ステンレス及びタングステンをレール材としてサンプルした場合の熱伝導計算機シミュレーションを行った。その結果、レールの損傷に関して熱伝導率と融点が非常に重要なパラメータであることがわかった。タングステン、銅、真鍮、ステンレスの順で損傷が小さく、レールの材料としてタングステンが最も良いことがわかった。

已经研究了几种类型的颗粒加速度方法作为冰颗粒的入射设备，但是目前，两阶段的轻气枪系统允许在最大3 km/s的速度范围内控制沉淀的大小和注入速度。但是，原则上不可能使用轻型枪支系统实现更高的速度，并且需要其他加速方法。我们正在开发一个轨道型颗粒加速器，原则上可以达到超过5km/s的速度。到目前为止，我们已经设计了一种使用永久磁铁的磁场增强轨道枪，并通过实验证实，与常规模型相比，轨道枪内壁的热损坏减少了，并且轨道枪中的二级电流被抑制。在这项研究中，我们研究了永久磁铁对加速管应用于加速管的影响，尤其是等离子体电枢。此外，在轨道枪中进行了热导率模拟，以检查导轨的最佳金属材料。 1）观察血浆电枢的行为，我们使用了两个常规的轨道枪，具有50厘米的永久磁铁和相同的长度，并使用了拾音器线圈和一个高速摄像头来研究两者中等离子体电枢的行为。使用永久磁铁的磁场增强铁路的速度更快，并且在运行中非常可再现。轨道枪虽然传统的铁轨枪在所有镜头中产生次级电流，但磁场增强的轨道枪可以通过减半来降低次级电流的发电速率。在射击后分析了导轨的表面后，发现使用永久磁铁对轨道表面造成的损害不到十分之一。据信，由于使用这些永久磁体，导致铁路枪操作的改善是由于驱动电流的减少，从而减少了铁路内壁的热负载。 2）优化的轨道材料在将铜，黄铜，不锈钢和钨作为轨道材料采样时，进行了热传导计算机模拟。结果表明，导热率和熔点是导轨损伤的极为重要参数。发现钨，铜，黄铜和不锈钢几乎没有损坏，钨是轨道的最佳材料。