強磁場・超高密度ヘリコンプラズマを用いた外部電磁場制御による超音速流形成の研究

强磁场和超密螺旋等离子体外电磁场控制超音速流形成研究

• 批准号: 20340163
• 负责人: 篠原 俊二郎
• 金额: $ 9.32万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20340163/
• 关键词: プラズマ; ヘリコン; 高密度; 強磁場; プラズマ流

従来全くない方法による軸方向「超音速流形成」を行う為に、強磁場・高密度ヘリコンプラズマを生成し、それを用いた外部電磁場制御によるプラズマ流の総合的研究を目指し、2年度目は短期(4ケ月)ながら以下の成果を得た。1.アルガンガスでのヘリコン放電で、本年度も高磁場(3kG)から低磁場(0.1kG以下)までのサーベイ(圧力、磁場配位、高周波パワーも変化)を複数の装置で行い、3kW程度で10^<13>cm^<-3>以上の高密度プラズマが得られる事を実証した。プラズマ生成効率(全プラズマ粒子数を入射パワーで割ったもの)は古典拡散でほぼ説明できた。これは理論的上限に近い高い生成効率が得られたと言える。2.本研究のプラズマ源として低アスペクト比A(A:軸長と直径の比)も重要である。そこで終端板でプラズマ軸長を制限し直径74(40)cmで軸長が5.5(9.5)cmまで下げても、10^<12>(10^<13>)cm^<-3>の高密度プラズマが得られる事を昨年度実証した。本年度はその達成条件を外部パラメータを変えて求めると共に終端板の素材による効果も調べた。ここで上記Aはそれぞれ0.24(0.075:世界最小)である。また短軸長の場合、軸方向の境界条件で決まる離散的な軸方向波長が得られる興味ある結果が得られた。これはヘリコン波の分散関係から理解でき、数値解析結果とも比較を行い良い一致を示した。3.軸方向高速流形成のために、完成した径方向磁場存在下での回転磁場生成(周方向電流の誘起)システム(コイル、高周波電源、整合器、真空部品など)で予備テストを行った。4.外部周方向電流による円柱磁化プラズマの線形応答解析により電磁推力の計算を行い、本方法によるプラズマ流制御が有望である事を示した。また別方法として回転磁場型周方向誘起電流の初期解析も行った。

In the future, the "supersonic flow formation" in the axial direction of the whole method will be carried out for the purpose of high magnetic field and high density, and the research on the integration of flow will be carried out for the purpose of controlling the external electromagnetic field. The following results will be obtained in the short term (4 months). 1. This year, high magnetic field (3kG), low magnetic field (0.1 kG or less), high frequency (voltage, magnetic field coordination, high frequency), multiple devices, high density (10^<13>cm^<-3>or more), and high density (3kW or more) have been demonstrated. The total number of particles is 100. The upper limit of the theory is high. 2. In this study, the source and diameter of the shaft are more important than A. The diameter of the terminal plate is limited to 74(40)cm and the axial length is limited to 5.5(9.5)cm. The high density of the terminal plate is limited to 10^<12>(10^<13>)cm<-3>. This year, the achievement of the conditions of the external factors, such as:ここで上记Aはそれぞれ0.24(0.075:世界最小)である。When the short axis is long, the boundary condition of the axis direction is determined. The wavelength of the discrete axis direction is obtained. The results of numerical analysis and comparison show that the dispersion relationship between the two waves is very good. 3. Formation of axial high-speed flow in the presence of radial magnetic field (induction of circumferential current) 4. The calculation of electromagnetic thrust is carried out by linear analysis of external circumferential current, and the method of flow control is expected to show the results. The initial analysis of induced current in the direction of magnetic field pattern

项目成果

スパイラルアンテナを用いた短軸長の大口径・高密度ヘリコンプラズマ特性III

使用螺旋天线的短轴大直径、高密度螺旋等离子体的特性III

• 发表时间: 2009
• 作者: 谷川隆夫;山際啓一郎;船木一幸;佐藤杉弥;篠原俊二郎;S. Shinohara and S. Horii;谷川 隆夫;谷川 隆夫;Shunjiro Shinohara;本村大成
• 通讯作者: 本村大成

Acceleration of Plasma in a Compact Helicon Source Using RF Antennae

使用射频天线加速紧凑型螺旋源中的等离子体

• 发表时间: 2009
• 期刊: J. Plasma Fusion Res. Ser Vol. 8
• 作者: K.Toki;et al.
• 通讯作者: et al.

Developmeot of High-Density Helicon Plasma Source and Its Applications

高密度螺旋等离子体源的研制及其应用

• 发表时间: 2008
• 作者: Ishimaru;R.;H.Senshu;S.Sugita;T.Matsui;S. Shinohara
• 通讯作者: S. Shinohara

Development of high-density helicon plasma sources and their applications

• DOI: 10.1063/1.3096787
• 发表时间: 2009-04
• 期刊: Physics of Plasmas
• 影响因子: 2.2
• 作者: S. Shinohara;T. Hada;T. Motomura;Kenji Tanaka;T. Tanikawa;K. Toki;Yoshikazu Tanaka;K. P. Shamrai

Characteristics of High-Density Helicon Plasma with Large Diameter Excited by a Flat Spiral Antenna

扁平螺旋天线激发大直径高密度螺旋等离子体的特性

• 发表时间: 2008
• 作者: S. Shinohara;et al.
• 通讯作者: et al.