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粒子エネルギー分野(高品位エネルギー変換分野)

本研究室では、電磁波によって生成・加熱された核融合プラズマの閉じ込め性能の改善と理解、高パワーミリ波を用いた加熱・電流駆動システムの開発、プラズマ乱流・揺動や高速イオン励起不安定性に関連したプラズマ計測と解析、そして、超小型の核融合装置を用いたエネルギー粒子の発生と利用の研究や、"夢の光源"と呼ばれる自由電子レーザを代表とする先進量子放射源を実現するための高輝度電子ビームの発生と制御などの研究を行っています。

これらの21世紀の先端科学技術はいずれも電磁場と荷電粒子との非線形な相互作用を用いる技術に基づいていますので、その飛躍的な発展のためには、その相互作用を高度に、かつ高精緻に制御する必要があります。このような目的のために、装置開発と実験、シミュレーションコード開発、数値解析や最適設計など、実験と理論の両面から研究を行っています。

教員

長﨑 百伸 ( Kazunobu NAGASAKI )

教授(エネルギー理工学研究所)

研究テーマ

磁場閉じ込め核融合、電子サイクロトロン共鳴加熱・電流駆動、ミリ波工学

連絡先

宇治キャンパス 本館 N242号室
TEL: 0774-38-3440
FAX: 0774-38-3449
E-mail: nagasaki@iae.kyoto-u.ac.jp

増田 開 ( Kai MASUDA )

准教授(エネルギー理工学研究所)

研究テーマ

高輝度相対論的電子ビーム,自由電子レーザー,小型核融合中性子/陽子源

連絡先

宇治キャンパス 本館 N248号室
TEL: 0774-38-3442
FAX: 0774-38-3449
E-mail: masuda@iae.kyoto-u.ac.jp

大島 慎介 ( Shinsuke OHSHIMA )

助教(エネルギー理工学研究所)

研究テーマ

磁場閉じ込め核融合、プラズマ乱流、高速イオン励起不安定性、プラズマ計測、揺動解析

連絡先

宇治キャンパス 本館 N250号室
TEL: 0774-38-3441
FAX: 0774-38-3449
E-mail: ohshima@iae.kyoto-u.ac.jp

研究テーマ・開発紹介

電子サイクロトロン波によるプラズマの生成・加熱・電流駆動

究極のエネルギー源として期待されている核融合炉において,GHz周波数帯の波を利用した波動はプラズマを生成・加熱することに幅広く利用されています。安定した定常高温プラズマの生成・加熱・電流駆動を行うに当たり、加熱機構の理解と加熱手法の開発は重要な課題として位置付けられています。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、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・電流駆動過程の実験及び理論解析、新古典ティアリングモード・高エネルギー粒子励起モードなどのMHD不安定性の抑制を進めています。

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高パワーマイクロ波システムの開発・応用

kWを超える高パワーマイクロ波源は,コヒーレントな電磁波源として,プラズマ加熱,大型荷電粒子加速器,高品質セラミックス開発等,多岐にわたって応用がなされています.既存の実験装置のみならず,建設中の ITER,JT-60SA,球状トーラスにおける主要加熱・電流駆動機器の開発に貢献するとともに,高パワーマイクロ波の応用を展開してゆきます。

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高周波電子銃による高輝度相対論的電子ビーム生成

マイクロ波の高電界により陰極から引き出された電子は、わずか23 cmで光速の99.8 %の速さ(9 MeV)まで加速され、KU-FEL施設での自由電子レーザの発生に利用されます。開発した荷電粒子・電磁界相互作用シミュレーションコードを用いた解析や改良設計、生成された電子ビームの高度計測法の開発など、相対論的電子ビームの高輝度化の研究を進めています。

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慣性静電閉じ込め核融合中性子源/陽子源

放電で生成されたイオンは、メッシュ状陰極中心に加速・ 集束され核融合反応を生起します。現在までに毎秒一千万個を超えるD-D核融合中性子の定常生成に成功しました。また、D-3He核融合反応エネルギーを 利用すると、僅か数十kVの印加電圧の小型装置で14.7 MeVもの高エネルギーの陽子を発生させることができます。この核融合中性子/陽子源の高性能化と、危険物検査などへの応用の研究を進めています。

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高温プラズマ中の揺動の計測と解析

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強く影響をうけます。この為、揺動を計測し、その特性を解析することは、閉じ込めの物理を理解する為に非常に重要です。マイクロ波や多チャンネル静電プローブなどを用いた高時空間分解能を有する高度なプラズマ計測装置の開発や揺動を解析する為の手法の研究も進めています。

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