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数物系科学

2025.01.17

負イオンビームの高周波振動現象の観測 ―ITERや負イオンビーム応用の開拓に貢献―

磁場閉じ込め核融合研究の国際協力プロジェクトであるITER※1では、マイナス(負)イオンを用いたビーム入射加熱装置の開発が行われています。ところが、負イオンビーム※2はビームが広がってしまいパワーを損失するという問題があり、その原因究明と解決策の開発が急務の課題となっています。核融合科学研究所の永岡賢一教授(兼、名古屋大学大学院理学研究科客員教授)、中野治久准教授(兼、名古屋大学大学院工学研究科客員准教授)、名古屋大学大学院理学研究科の濱嶋大河さん(当時、現、株式会社DENSO)、長岡技術科学大学電気電子情報工学専攻の中本崚也さん(当時、現、株式会社 IHI)、鳴門教育大学大学院学校教育研究科の宮本賢治教授、東北大学大学院工学研究科の高橋和貴准教授、ドイツマックスプランク研究所のUrsel Fantz博士らのグループは、負イオンビームの挙動を詳細に調べる実験を行い、負イオンビームの高周波振動現象を観測しました。そして、この振動現象が、ビームを広げてしまう原因となることを明らかにしました。さらに、この振動現象を抑える方法の発見にも成功しました。この成果は、ITERプロジェクトの重要課題解決に大きな貢献を果たす可能性があるだけでなく、負イオンビームの幅広い応用を可能とする波及効果が期待されます(特許も出願しています)。

 
この研究成果をまとめた論文がScientific Reports誌に1月16日に掲載されました。

 

◆詳細(プレスリリース本文)はこちら

 
【用語説明】

※1 ITER
フランスに建設中の磁場閉じ込め核融合装置を用いた核融合燃焼プラズマの実験プロジェクト。核融合反応を利用して自己加熱するプラズマを実現する計画。
※2 負イオンビーム
負の電荷をもった粒子の集団が一方向に高速に飛行するビーム。

 

【論文情報】

雑誌名:Scientific Reports
題名:Response of negative ion beamlet width and axis deflection to RF field in beam extraction region
著者名:K. Nagaoka, H. Nakano, T. Hamajima, R. Nakamoto, K. Tsumori, M. Osakabe, M. Kisaki, K. Miyamoto, K. Takahashi, U. Fantz
永岡賢一1,2、中野治久1,2、濱嶋大河2,*1、中本崚也3,*2、津守克嘉1,4,*3、長壁正樹1,4、木崎雅志1,*3、宮本賢治5、高橋和貴6、Ursel Fantz7
1核融合科学研究所、2名古屋大学、3長岡技術科学大学、4総合研究大学院大学、5鳴門教育大学、6東北大学、7マックスプランク研究所(ドイツ)
*1 現所属 株式会社デンソー、*2現所属 株式会社IHI、*3現所属 量子科学技術研究開発機構那珂フュージョン科学技術研究所、
 

DOI: 10.1038/s41598-024-81334-w

 

【研究代表者】

大学院理学研究科 永岡 賢一 客員教授
http://www.sigma.phys.nagoya-u.ac.jp/sigmae/nagaoka.html