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平面型回転磁場によるプラズマスラスタの実現

利用平面旋转磁场实现等离子体推进器

基本信息

批准号：
17740364
负责人：
井通暁
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

回転磁場によってプラズマ中に周方向電流を定常的に駆動し、これと径方向バイアス磁場との間のローレンツカによって軸方向の推力を発生させる新たなプラズマスラスタ方式を提案し、その特性を調べるための基礎実験を実施した。真空チャンバ中に設置した直径約5cmの円筒容器に2相2極構造の回転磁場生成用アンテナを配置し、燃料用ガス(アルゴン、キセノン)を供給しつつ、2組のインバータ電源によって最大1.25MHzまでの高周波電流を印加した。回転磁場はプラズマ内に周方向電流を流すだけでなく、高周波放電によるプラズマ生成の役割も担っており、これにより装置の小型化が実現されている。約6A以上のアンテナ電流を印加した場合には、高密度(n_e>5x10^<18>m^<-3>)のプラズマが形成され、プラズマの電力吸収効率の急激な改善が観測された。磁場測定結果から、プラズマ内部に駆動されている周方向電流密度は最大で約100kA/m^2と見積もることができ、これは円筒状のプラズマが剛体的に回転磁場に同期して回転していると仮定した場合の電流密度と同程度の値となっている。本実験では回転磁場はほぼプラズマ中心まで浸透しており、プラズマの回転によってスキン長が等価的に増加していることを示唆している。また、印加するバイアス磁場を変化させることによってプラズマ密度の空間分布に変化が観測されており、これはローレンツカによって軸方向の速度分布が影響を受けていることの間接的な証拠であるといえる。実験結果を元に放電モデルを構築し、効率的に推力を発生できるようなバイアス磁場発生用コイルの形状最適化に関する知見を得ることができた。本提案方式は無電極での電磁加速を実現するという点において画期的であり、本研究はその実現可能性を示すことに成功した。

Return to the magnetic field, the current in the circumferential direction is steady, and the magnetic field in the radial direction is the magnetic field. Thrust in the direction of the axis Formula を proposal し, その characteristics を tune べるための basic 実験を実 Shi した. The vacuum tank is equipped with a cylindrical container with a diameter of about 5cm, a 2-phase 2-pole structure, a magnetic field generation configuration, and a fuel tank (アルゴン, キセノン)をsupply しつつ, 2 sets of のインバータ power supply によって maximum 1.25MHz までのhigh cycle current をInca した. Circumferential current flow in the return magnetic field and high frequency discharge in the circumferential direction The ラズマgenerated のservice cut dan っており, and the これにより device のminiaturization が実行されている. Approximately 6A or more, high density (n_e>5x10^<18>m ^<-3>) のプラズマが Formation され, プラズマのPower absorption efficiency の Rapid improvement が観measurement された. Magnetic field measurement results: The maximum current density in the circumferential direction of the プラズマ internal current density is about 100kA/m^2, and the current density is about 100kA/m^2. The magnetic field of the cylindrical cylindrical rigid body is the same as the magnetic field. The current density is the same as the current density in the situation. The original magnetic field is the center of the magnetic field, and the center is soaked in the magnetic field.の回転によってスキン长が equal 価的に Increase plus していることをshows instructing している.また、Inca magnetic field を変化させることによってプラズマdensity spatial distribution に変化が観measurementされており, The impact of the velocity distribution in the direction of the axis of the vehicle is indirectly affected by the speed distribution of the vehicle.実験RESULTS The イアス magnetic field is generated by optimizing the shape of the コイルのに关する知见を得ることができた. The method of this proposal is that the electromagnetic acceleration of the electromagnetic accelerator is electromagnetic without electrodes, and the possibility of this research is successful.