研究組織:エネルギー生成研究部門

粒子エネルギー研究分野

エネルギー生成研究部門 粒子エネルギー研究分野
教授:長﨑 百伸 准教授:増田 開 助教:大島 慎介
荷電粒子と電磁界を制御し、高パワーマイクロ波装置、超小型核融合装置、高輝度電子銃、プラズマ揺動計測・解析手法を開発しています。

電磁波・粒子ビームによる先進エネルギーの開発

荷電粒子と電磁界の相互作用を高度・高精緻に制御することにより、21世紀の人類に計り知れない恩恵をもたらす先進科学技術の開発を進めています。究極のエネルギー源として期待されている核融合実験装置において、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。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、MHD 不安定性の抑制を進めています。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決定されるため、揺動の物理機構を理解することも重要な課題です。このため、高時空間分解能を有する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度なプラズマ計測装置の開発や揺動を解析するための手法の研究も進めています。また、コンパクトで制御性、安全性にも優れた中性子源・陽子源としてガン検査や爆薬・禁止薬物探知など様々な分野での応用が期待されている慣性静電閉じ込め核融合装置の高性能化と応用の研究や、将来の中性子を出さない先進D3-He 核融合反応の実験、自由電子レーザーをはじめとする新しい機能、波長領域、強度の新量子放射光源、その性能の鍵を握る高輝度電子銃のシミュレーション研究、新型電子銃の開発など、エネルギー粒子の発生と利用の研究を進めています。

高パワーマイクロ波源「ジャイロトロン」

ガウス分布形状の70GHz500kW マイクロ波ビームを出力し、電子サイクロトロン共鳴を用いて核融合プラズマの生成・加熱・電流駆動を行っています。

慣性静電閉じ込め核融合中性子/陽子源

メッシュ状陰極中心に重水素イオンを加速・集束して核融合反応を生起し、中性子を発生させます。D3-He反応を利用すると、僅か数十kVの印加電圧で14.7MeVもの高エネルギーの陽子を発生させることもできます。

プラズマ中の多彩な揺動の計測と信号解析

高温プラズマ内部では様々な不安定が生じ、プラズマは輸送されます。kHzからMHzまでの広帯域の揺動を計測し様々なデータ解析手法を用いてその特性を解明・理解することが重要です。

京都大学エネルギー理工学研究所について

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共同研究プログラム

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