「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
第四回委員会議事録（案）開催日：

平成１２年５月２３日

会

日本交通協会場：

出席者：

１３：３０ー１７：００

特別会議室［委員長］湯本［委員］大久保，沖野(堀田代理)，木村(藤井代理)，窪野，小林，昆野，佐々木，塩入，滝川，田中，鶴田，細川，松井，茂木(山本敬代理)，森宮，渡辺［幹事］山本(修)，斉藤＜配付資料＞
VD-4-19

第三回委員会議事録（案）VD-4-20 「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

活動方針及び報告書
VD-4-21「真空中での荷電粒子の発生と放電の制御」講習会プログラム案

VD-4-22

平成１２年度VD-4-23

CALL FOR PAPERS [2000 Korea-Japan Joint Symposium on ED and HVE]

VD-4-24

宇宙における高電圧（趙）VD-4-25真空遮断器の絶縁について（塩入）VD-4-26

Velocities of Copper and Silver Ions Generated from an Impulse Vacuum Arc

放電技術委員会・調査専門委員会の活動経過・予定一覧（第三回委員会での講演概要）（鶴田）
VD-4-26-1 アークプラズマ中のイオンと電子の運動（鶴田）VD-4-27

RESUME（森宮）VD-4-28

真空バルブ中のアーク（森宮）VD-4-29

小電流真空アークの不安定現象の解析（森宮）VD-4-30 Theoretical and experimental study of a high-current vacuum arc in a uniform
axial magnetic field（森宮）VD-4-31真空アーク放電とその応用（滝川）＜議事＞
１．VD-4-19について（湯本）議事録案が承認された．匡体を筐体に変更．議事録は，今後，放電技術委員会のホームページに掲載される．なお，毎回電子メールで配付する議事録（案）について，委員は予め確認をしておくこと．
２．VD-4-20について（湯本）

本委員会の活動方針及び現状について記したもので，学会に提出する予定である．

３．VD-4-21について（小林）前委員会(技術報告第７５７号)の講習会を１０月初旬に開催する予定であるが，そのためにはプログラムを６月に学会に提出する必要がある．講演者として，板垣，小林，山本(敬)，藤井，塩入，渡辺，森宮の各委員にお願いしたい．当該委員からの承諾を得しだい最終的にプログラムを決定することとする．
４．VD-4-22について（湯本）

本委員会に関連の深い研究会のうち，１２月（広島）の研究会（真空放電，放電基礎，応用）については，２日間の予定で行なうべく準備が進んでいる．この内１日が真空放電に関する講演が主となる．積極的に出席して欲しい．
５．VD-4-23について（湯本）日韓放電・高電圧シンポジウムが，今回は韓国（ウルサン，蔚山）で１０月５，６日に行なわれる．これは，放電技術委員会との共催である．積極的に出席して欲しい．
６．VD-4-24について（山本(修)）第三回委員会での趙委員の講演概要である．
＜研究紹介＞
１．真空遮断器の絶縁について（塩入）VD-4-25
遮断器を設計，製作していく上で留意しなければならない２，３の事項を紹介した．
conditioning 過程は，破壊電圧を上昇させβ値を減少させる効果がある．conditioning は，それにより電極表面の平滑化や脱ガスが進めるだけでなく，溶融と再凝固による結晶微細化が電極表面を熱的に強固にする効果も有すると考えられる．シールド電極は，その表面での電界強度を低くするよう設計する必要があるが，しかしながらその表面積を大きくしてしまうと面積効果により破壊電圧が下がることがあり，機器のコンパクト化を図る場合注意しなければならない．接点の金属表面では融着や剥がれ現象が起き易く，その際に発生する微粒子(20-30 μm) は対向電極との間を往復している内にギャップ放電の誘因となる．
Q:シールド電極での面積効果が見られる範囲は．A:10cm2 程度を大きく超えない領域と思う．
Q:溶融層の厚さは．A:数十μm ぐらいであろう．
Q:conditioning して破壊電圧が下がることは．A:場合によってはある．
Q:NSDD とは．A:遅れて発生する放電で，予期しない低い電圧で起きる．
Q:微粒子による放電の特徴は．A:AC では比較的早く回復する．インパルスでは起きないかもしれない．

Q:コンパクト化における問題点は．A:セラミック沿面放電．接合部等での形状の最適化で対処している．
２．真空バルブ中のアーク現象（森宮）VD-4-27，VD-4-28，VD-4-29，VD-4-30
開閉器の電流遮断性能を理論的に予測するためには，発生するアークの特性を解明しそれを制御する方法を開発することが重要である．大電流アークでは，アノードスポットが発生してしまうと電流遮断が難しい．大電流アークを制御するために，アークと平行な外部磁場を加える方法(AMF)を開発した．このアークプラズマの圧力，温度，電位分布などを測定し，さらにプラズマ中の電気伝導度の異方性(β)を解析したが，このβは電極の温度分布を評価する上で重要と考えられる．小電流アークではカソードスポットがアークを維持することになるが，これが瞬時に消滅して電流裁断現象が起こると異常電圧発生の原因となる．この時に見られるアークの不安定現象が，カソード付近のプラズマシースにプラズマから逆拡散してくる電子によるものであることが分かった．
Q:磁場回転駆動方式の特徴は．A:アークが拡散するため同じ電流でも維持電圧増となり電極温度が増．
Q:AMF 方式の特徴は．A:プラズマを逃がさない．電流を電極上に分配する機能を有する．
Q:プラズマは導電性が高く電極とみなせるか．A:floating potential で電圧降下は観測される．
Q:温度は具体的にどれくらいか．A:Te，Ti も 30000 度くらい．
Q:開閉器で流せる電流の最大は．A;2 kA ぐらいであろう．
３．アーク現象における荷電粒子の発生とそのエネルギー分布（鶴田）VD-4-26，VD-4-26-1
アークの発生と維持機構については，何種類かモデルが提案されているが決定的なものはないように思える．そこでの電子とイオンの速度分布は電流のバランスから見積もることができる．イオンは，熱運動エネルギーは kTi＝1〜2 eV であるが，拡散速度が大きく104m/s であり(エネルギーで数十 eV)ビーム的に振舞う．これに対して，電子は殆どMaxwell 分布的挙動を示し，kTi＝1〜3 eV の熱運動エネルギー(速度 106m/s)に対し，拡散速度に対応するエネルギーはそれより１桁小さい．Time-of-flight 法により，実際にアークから拡散してくる銅及び銀のイオンの速度をそれぞれの価数ごとに測定した．アーク点
火初期に於いては，価数に関係なく速い速度で拡散しておりその速度は 104m/s であることが確かめられた．また，アーク消滅時ではこの速度が小さくなること，また，価数が小さい程速度も小さいことが実験から明らかになった．
Q:Time-of-flight 法の分解能は．A:拡散速度の測定には十分．熱運動分布の測定は難しいかも知れない．
Q:イオンの拡散に方向性はあるか．A;軸方向，動径方向で大きな違いはなく，等方的である．

Q:プラズマ内の速度分布に粘性や乱流の効果は見られるか．A;面白いがまだそこまでトライしていない．
Q:磁場の効果は．A;タテ磁界を加えたがあまり変化がなかった．磁場は，コラムに比してスポットには影響を与えにくいのかもしれない．
次回は７月１７日（月）．場所，開始時刻については追って連絡する．＜研究紹介＞は，滝川委員の真空アーク放電とその応用，および松田，佐々木委員の C（基礎）．