「高エネルギー密度化に関わる真空中の放電制御技術」専門委員会
第六回委員会議事録
開催日：平成 12 年 9 月 29 日 13：30−17：00
会

場：日本交通協会＜委員長＞湯本＜委員＞板垣，小林，細川，滝川，田中，堀田，松井，森宮，山本(敬)，渡辺＜幹事＞山本(修)，斉藤＜幹事補佐＞山納＜配布資料＞
VD-6-38 第五回委員会議事録（案）VD-6-39 「真空中での荷電粒子の発生と放電の制御−最近の研究動向と技術解説−」講習会

プログラム
VD-6-40 放電技術委員会、研究会、その他行事予定（１次案）
VD-6-41 放電研究会 テーマ「真空放電、放電基礎・応用」プログラム案
VD-6-42 電気学会誌特集・解説の提案について
VD-6-43「電気学会誌」記事提案用紙の参考資料

VD-6-44ISDEIV2000 に関する科学技術速報記事（三秦都市報（中国の新聞）より抜粋）

VD-6-45

GD2000 で発表された真空に関わる論文紹介

VD-6-46 堀田研究室研究紹介資料 （堀田）VD-6-47 “Neutron Source Based on Spherically Convergent Beam Fusion”研究紹介 OHP 資料（堀田）VD-6-48 球状収束型ビーム核融合における中性子生成率とプラズマ特性（堀田）出典：山内，
他：電学論 A, 120, No.4, pp.420-426, 2000
VD-6-49

Neutron Production Characteristics and Emission Properties of Spherically Convergent BeamFusion（堀田）出典：Private Communication

VD-6-50 負イオン中性粒子入射装置開発と直流超高圧絶縁技術（渡辺）VD-6-51

NBI 用負イオン源の開発と高エネルギー化のための真空絶縁研究（田中）VD-6-52

Production of High-Current Large-Area H- Beam by a Bucket-Type Ion Source Equipped with a
Magnetic Filter（田中）出典：M.Tanaka et al. : IEEE Trans. on Plasma Sci., Vol.25, No.6, 1997,
pp.1412-1418.

VD-6-53

Negative ion beam production by a microwave ion source equipped with a magneticallyseparated double plasma cell system（田中）出典：M.Tanaka et al. : American Institute ofPhysics, Rev. Sci. Instrum. , Vol.71, No.2, 2000, pp.1125-1127

VD-6-54

Three-dimensional analysis of ion beam deflection by the magnetic field at H- ion sources forthe negative-ion-based neutral beam injection（田中）出典：M.Tanaka et al. : American
Institute of Physics, Rev. Sci. Instrum. , Vol.69, No.2, 1998, pp.1144-1146

VD-6-55 REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS（田中）出典：M.Tanaka et al. : American Instituteof Physics, Rev. Sci. Instrum. , Vol.66, No.10, 1995, pp.4911-4915＜議事＞
1. VD-5-37 について（山本（修））
前回の委員会で鶴田委員から配られた研究紹介要約資料の追加が報告された。
2. VD-6-38 について（湯本）議事録案が承認された。今後の議事録には資料の出典も記載する。

3. VD-6-39 について（小林）開催日：平成 12 年 11 月 24 日、開催場所：電気学会

大勢の方に出席してほしい。

4. VD-6-40 について（湯本）平成 13 年度の研究会開催予定案について紹介された。主要な国際会議と開催が重ならなければ真空放電と液体放電の研究会を 11 月に名古屋で開催する。真空国際会議について要確認。
5. VD-6-41 について（湯本）12 月 7,8 日、広島工業大学で開催される放電研究会のプログラム案が紹介された。
6. VD-6-42, VD-6-43 について（湯本）
本委員会から電気学会誌の特集・解説を組むことが提案された。解説項目について幹事側で再検討し、次回委員会までに最終案を提案する。
7. VD-6-44 について（松井）ISDEIV2000 が三秦都市報（中国の新聞）に掲載されたことが紹介された。
8. VD-6-45 について（湯本）GD2000 で発表された真空に関わる論文について簡単に紹介された。
＜研究紹介＞
1． 球状収束型ビーム核融合（堀田）VD-6-46, VD-6-47, VD-6-48, VD-6-49
可搬型中性子源の開発を目的にした静電-慣性閉じ込め核融合、球状収束型ビーム核融合の研究について紹介された。球状収束型ビーム核融合を発生させるための実験装置、実験回路が紹介された。さらに、プラズマ特性、中性子生成率などの測定結果および装置内でのイオンと電子の運動を解析するための計算機シミュレーションが紹介された。現段階で堀田研究室では、40kV，2mA 、重水素を用いて，毎秒 104 個オーダーの中性子生成を観測している。また、中性子の生成を高めるためにパルスオペレーションによる方法も紹介された。
Q．パルスオペレーションによって絶縁上で問題は発生していないか？ A．今のところ問題は、発生していない。今後、高温や高電圧に対応するために材料、形状を考えなければならない。
Q．放電部のインピーダンスが高いために電流が増加しないのではないか？電流は空間電荷によって制限されているのではないか？ A．これまでの実験では電圧に対して電流は増加している。
しかし電流を非常に増加させると、陰極の面積が非常に小さいため正規グローの段階を通り越し、電圧が上昇してしまうと考えられる。また、放電はグリッド陰極と陽極の間で起き、その間は中性プラズマ領域になるため、空間電荷制限は起きない。
Q．用途としては、何に使用されるのか？

A．医療用や石油探査など。

Q．カソードの中心に Li 等のターゲットを置くと別の反応が起きるのでは？

A．ターゲットを置くとイオンの流れが止められ、効率が非常に低下してしまう。
Q．分光による温度測定結果は、電子温度なのか？
Q．電圧と電流どちらを上げるべきなのか？

A．電子温度である。

A．電圧的には現段階で十分なので、電流を上げる方向であろう。出来るだけバックグラウンドの中性粒子密度の低いところでビーム電流を上げるようにしたい。
Q．円筒形型の電極で軸方向に中性子が多く発生する理由は？

A．中性子は軸方向の積分値として増加するものと考える。
Q．２重井戸ポテンシャルは測定できないのか？

A．レーザ誘起蛍光法を使って計測している研究はあるが、電界強度のみの計測なので２重井戸ポテンシャルが形成されているかどうかまでは確かではない。また、静電プローブではそこまで計測できない。

Q．イオンは電極間で加速されるのではなくて、グリッド陰極内で加速されるのか？ A．実際電極間には数 kV 程度しか電圧はかかっていないので、グリッド陰極内部で加速されている。
2． 負イオン中性粒子入射装置開発と直流超高圧絶縁技術（渡辺）VD-6-50
国際熱核融合実験炉(ITER)に使用される負イオン中性粒子入射装置(NBI)の開発と現状、大電流負イオン生成技術、および NBI に関わる真空放電や直流絶縁技術について紹介が行われた。
NBI では、1MeV 級の負イオンを静電的に加速させるために、1MV の直流電圧を 5 段の FRP 絶縁管で絶縁している。この FRP 絶縁管内部の沿面において放電が発生するため、それを抑制するための電界緩和リングについて紹介された。また、外部絶縁には SF6 ガスを使用していたが、放射線によって SF6 ガスが電離し大きな電流が流れてしまうため、外部も真空絶縁にすることが求められている。それに伴い、真空中の長ギャップ放電に関する実験について紹介がなされた。
また、放電時における流入エネルギーを抑制するための高速遮断電源についても紹介が行われた。
Q．イオン源からの電子引き出しを抑制する方法は？ A．引き出し電極の両脇にある永久磁石のダイポール磁場で抑制している。
Q．高プロトン比イオン源の意味は？

A．水素分子イオンに対し H1+ の割合が高いイオン源であること。正イオン源としても高性能イオン源となり、95%の効率を持つことができる。
Q．ギャップ放電の実験時には、 200µsec の高速遮断電源は設置していないのか？

A．高速遮断電源は入っていない。高速遮断電源で行えば、グロー放電前に電流は遮断される。
Q．加速管の浮遊容量による放電エネルギーは？

A．100J〜数十 J ほどである。

Q．最終的に真空層の外側は SF6 で絶縁するのか？

A．真空層の外側に隔壁を設け、さらに高気圧ガスで絶縁する。
Q．セラミックの絶縁管は用いないのか？A．ITER の NBI にはセラミックの絶縁管を使用する予定である。
Q．暗電流と X 線強度のグラフで、X 線は放電が抑制されたから無くなったのか、X 線が無くなったから放電が抑制されたのか？A．水素ガスの導入により、電子が発生しにくくなるため放電が抑制されている。よって X 線も発生しない。
Q．大型装置のコンディショニングは現象的にどのようになっているのか？A．局所的に放電痕が残っているわけではないので、全体的に一様に放電が発生していると考えられる。
Q．グロー放電の場所は、パッシェンカーブの放電距離と合うのか？A．限定されたギャップで調査したわけではないので分からない。
Q．イオン源内部および加速管内部の圧力は？A．それぞれ 0.3Pa、10-2Pa である。
Q．コンディショニング中のガス放出は？A．ある電圧に達するとガスが放出され、さらに続いて放電が発生する。繰り返し放電によりガス放出の電圧が徐々に上昇していく。
Q．Cs の仕事関数はどのように調べたのか？A．ビームを出しているときに測定したわけではな
く、ビームを止めた直後に測定している。
Q．イオン源の温度は？A．250℃〜300℃である。
Q．電界緩和リングの最大電界は？A．2kV/mm 程度である。緩和リングの面積効果が効いていると思われる。
Q．緩和リングの材質は？A．アルミを使用している。
次回委員会 11 月 14 日（火），場所：日本交通協会、開始時刻は追って連絡する。＜研究紹介＞
田中，金丸，小沼，山本（敬）各委員の予定．