プラズマエネルギー研究分野

エネルギー生成研究部門 プラズマエネルギー研究分野
教授:長﨑 百伸 准教授:増田 開 助教:小林進二
荷電粒子と電磁界を制御し、高パワーマイクロ波装置、中性粒子ビーム入射装置、超小型核融合装置、高輝度電子銃、プラズマ計測・解析手法を開発しています。

電磁波・粒子ビームによる先進エネルギーの開発

荷電粒子と電磁界の相互作用を高度・高精緻に制御することにより、21世紀の人類に計り知れない恩恵をもたらす先進科学技術の開発を進めています。究極のエネルギー源として期待されている核融合実験装置において、GHz 周波数帯の波を利用した波動および中性粒子ビームはプラズマを生成・加熱することに幅広く利用されています。高パワーマイクロ波源であるマグネトロンやジャイロトロンを用いた電子サイクロトロン共鳴加熱によるプラズマの生成・加熱・電流駆動、MHD 不安定性の抑制、また、中性粒子ビームを用いた高密度プラズマの生成・制御、閉じ込め改善を進めています。高温プラズマの閉じ込め特性はプラズマ中に存在する種々の揺動によって決定されるため、揺動の物理機構を理解することも重要な課題です。このため、高時空間分解能を有するマイクロ波や動的ビーム分光などを用いた高度なプラズマ計測装置の開発や揺動を解析するための手法の研究も進めています。また、コンパクトで制御性、安全性にも優れた中性子源・陽子源としてガン検査や爆薬・禁止薬物探知など様々な分野での応用が期待されている慣性静電閉じ込め核融合装置の高性能化と応用の研究や、将来の中性子を出さない先進D-3He 核融合反応の実験、自由電子レーザーをはじめとする新しい機能、波長領域、強度の新量子放射光源、その性能の鍵を握る高輝度電子銃のシミュレーション研究、新型電子銃の開発など、エネルギー粒子の発生と利用の研究を進めています。

高パワーマイクロ波源「ジャイロトロン」

ガウス分布形状の70GHz500kW マイクロ波ビームを出力し、電子サイクロトロン共鳴を用いて核融合プラズマの生成・加熱・電流駆動を行っています。

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大電力イオン源を用いた中性粒子ビーム入射と動的ビーム分光法による高度プラズマ計測

高電圧・大電流イオン源を用いた中性粒子ビーム入射によりプラズマを高温・高密度化します。加えてプラズマの流速・電流を制御するアクチュエーターとして積極的に利用することで輸送を制御し、より好ましいプラズマ閉じ込めの状態を作り上げる手法を開発しています。また、中性粒子ビームを利用した動的ビーム分光法でプラズマ中の密度・温度・流速やそれらの揺動を計測する機器の開発を行っており、プラズマの輸送の理解に役立てています。

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不安定性制御・抑制による磁場閉じ込めプラズマの高性能化

高温プラズマ中に現れる種々の不安定性を制御・抑制することでプラズマの高性能化を図ることを研究目標としています。それら不安定性の中にはプラズマの二面性である粒子と波動が共鳴的相互作用を起こす物理的にも興味深い現象に起因したものもあり、それら物理現象の解明を目指した研究をプラズマ実験と数値シミュレーションにより進めています。

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