イオン源は、核融合発電において装置内のプラズマ加熱に用いられる中性粒子ビームを生成するために用いられる。この中性粒子ビームの生成過程は以下の図のようである。ここで用いられる中性粒子ビームは核融合装置の大きさとプラズマ密度の高さゆえに1MeV以上の非常に高いエネルギーが要求されている。そこで重要となる物理現象が、シースと呼ばれる現象である。この現象は、水素負イオン源内においてプラズマ中の正イオンと電子の質量の違いに起因して壁近傍に特殊な電位構造ができる領域のことである。シースによって水素負イオン源内にて生成された水素負イオンの損失が防がれ、引き出されるビームが多くなるので非常に重要な役割を担っているといえる。プラズマ輸送とプラズマが作る電位構造を詳細に解析するために、PICという粒子シミュレーションコードを用いる。PICコードでは、ポアソン方程式と荷電粒子の運動方程式を交互に解くことで、各グリッドにおける電位と粒子の位置を順次求めていく。中性粒子との反応により生じる水素負イオンと電子の比率はパラメータとして与え、さらに壁表面から生成される水素負イオンも考慮することにする。本モデルを用いてシミュレーションを行うことで、運動論的効果も考慮することができる。3つのパラメータを系統的に変化させて、電位構造について解析を行う。現状、研究室にあるPICコードでは、水素負イオンと電子の比率を変えるアルゴリズムや壁からの水素負イオンの表面生成などに関するコードが存在しない。そこで、本研究に取り掛かる前にコードを完成させて検証を行ってから、系統的なシミュレーション解析を行なっていきます。次世代エネルギー源として期待されている核融合発電には、核融合炉内の高温の核融合プラズマを保持するために、大型水素負イオン源が発する水素負イオンビームを中性粒子ビームに変換して照射し加熱することが必要となる。核融合炉ではプラズマ状態の燃料を高温、高密度で閉じ込める必要があります。これを下図のような磁場を用いて行う装置をトカマク型核融合装置と呼びます。私たちの研究室は、核融合発電と呼ばれる次世代のクリーンエネルギー源の実現に向けてシミュレーションの観点から研究を行っています。研究対象となる物理系はプラズマです。概要イオン源とは、内部でプラズマを生成し、引き出し口から荷電ビームとして引き出す装置です。核融合プラズマ加熱の他、陽子線によるがん治療や素粒子物理研究等で用いられる加速器でも、最初のイオン生成にイオン源が用いられています。ついて研究室の様子メンバーアクセス・連絡先OBOG会ホーム検索トップサイドバ。