JPH06151093A - プラズマ生成加速装置 - Google Patents
プラズマ生成加速装置Info
- Publication number
- JPH06151093A JPH06151093A JP4300861A JP30086192A JPH06151093A JP H06151093 A JPH06151093 A JP H06151093A JP 4300861 A JP4300861 A JP 4300861A JP 30086192 A JP30086192 A JP 30086192A JP H06151093 A JPH06151093 A JP H06151093A
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- Japan
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- plasma
- magnetic coil
- electrode
- magnetic
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- Plasma Technology (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】不純物が主プラズマと共に射出されるのを抑制
することができ、純度の高いプラズマを射出することの
できるプラズマ生成加速装置を提供する。 【構成】プラズマを生成・加速する如く、プラズマ誘電
用の同軸電極１ａ，１ｂと、同軸電極１ａ，１ｂ内にガ
スを供給するガス供給手段４，５と、同軸電極１ａ，１
ｂにパルス電圧を印加するパルス電源３とを備えてなる
プラズマ生成加速装置において、同軸電極１ａ，１ｂの
半径方向に磁束を生じさせる如く設けられた磁気コイル
５と、磁気コイル５から立ち上がりの急峻な磁束を発生
させる如く設けられた開放スイッチ７とを備えている。
することができ、純度の高いプラズマを射出することの
できるプラズマ生成加速装置を提供する。 【構成】プラズマを生成・加速する如く、プラズマ誘電
用の同軸電極１ａ，１ｂと、同軸電極１ａ，１ｂ内にガ
スを供給するガス供給手段４，５と、同軸電極１ａ，１
ｂにパルス電圧を印加するパルス電源３とを備えてなる
プラズマ生成加速装置において、同軸電極１ａ，１ｂの
半径方向に磁束を生じさせる如く設けられた磁気コイル
５と、磁気コイル５から立ち上がりの急峻な磁束を発生
させる如く設けられた開放スイッチ７とを備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば磁気閉じ込め型
核融合炉内のプラズマに反応用燃料を供給するために用
いられるプラズマ生成加速装置に関する。
核融合炉内のプラズマに反応用燃料を供給するために用
いられるプラズマ生成加速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来のこの種のプラズマ生成加速
装置の構成を示す図である。図中１ａは内部電極、１ｂ
は外部電極、２はインシュレータ、３はパルス電源、４
は電磁弁、Ｐａは主プラズマ、Ｐｂは不純物プラズマで
ある。
装置の構成を示す図である。図中１ａは内部電極、１ｂ
は外部電極、２はインシュレータ、３はパルス電源、４
は電磁弁、Ｐａは主プラズマ、Ｐｂは不純物プラズマで
ある。
【０００３】上記装置によれば、生成された主プラズマ
Ｐａは、主プラズマＰａに流れる電流とその電流により
生じる自己磁場との相互作用で発生する電磁力によって
加速射出される。
Ｐａは、主プラズマＰａに流れる電流とその電流により
生じる自己磁場との相互作用で発生する電磁力によって
加速射出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のプラズマ生
成加速装置では、主プラズマＰａが加速される際に、電
流による加熱やスパッタリングによって電極表面から図
４に示すように不純物プラズマＰｂを生じさせ、この不
純物プラズマをも同時に加速してしまう。このためプラ
ズマの主成分以外の不純物まで射出してしまうという不
具合があった。
成加速装置では、主プラズマＰａが加速される際に、電
流による加熱やスパッタリングによって電極表面から図
４に示すように不純物プラズマＰｂを生じさせ、この不
純物プラズマをも同時に加速してしまう。このためプラ
ズマの主成分以外の不純物まで射出してしまうという不
具合があった。
【０００５】本発明の目的は、不純物が主プラズマと共
に射出されるのを抑制することができ、純度の高いプラ
ズマを射出することのできるプラズマ生成加速装置を提
供することにある。
に射出されるのを抑制することができ、純度の高いプラ
ズマを射出することのできるプラズマ生成加速装置を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
し目的を達成するために、次の如く構成するようにし
た。
し目的を達成するために、次の如く構成するようにし
た。
【０００７】（１）プラズマを生成・加速する如く、プ
ラズマ誘電用の同軸電極と、この同軸電極内にガスを供
給するガス供給手段と、前記同軸電極にパルス電圧を印
加するパルス電源とを備えてなるプラズマ生成加速装置
において、
ラズマ誘電用の同軸電極と、この同軸電極内にガスを供
給するガス供給手段と、前記同軸電極にパルス電圧を印
加するパルス電源とを備えてなるプラズマ生成加速装置
において、
【０００８】前記同軸電極の半径方向に磁束を生じさせ
る如く設けられた磁気コイルと、この磁気コイルから立
ち上がりの急峻な磁束を発生させる如く設けられた開放
スイッチとを備えている。
る如く設けられた磁気コイルと、この磁気コイルから立
ち上がりの急峻な磁束を発生させる如く設けられた開放
スイッチとを備えている。
【０００９】（２）上記の（１）に示す構成に、下記の
構成を加えた。前記磁気コイルは、前記同軸電極の外部
電極を囲繞するように設けられた第１の磁気コイルと、
この第１の磁気コイルと共働する如く前記同軸電極の内
部電極の中空部内に設けられた第２の磁気コイルとを備
えている。
構成を加えた。前記磁気コイルは、前記同軸電極の外部
電極を囲繞するように設けられた第１の磁気コイルと、
この第１の磁気コイルと共働する如く前記同軸電極の内
部電極の中空部内に設けられた第２の磁気コイルとを備
えている。
【００１０】
【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。不純物プラズマの進行方向の前面に磁束の壁が生じ
て、不純物プラズマを磁束が捕捉するため、不純物の射
出を抑制することが可能になる。
る。不純物プラズマの進行方向の前面に磁束の壁が生じ
て、不純物プラズマを磁束が捕捉するため、不純物の射
出を抑制することが可能になる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の第１実施例に係るプラズマ生
成加速装置の要部を切断して示す側面図である。なお、
図４と同一部分には同一符号が付してある。図１に示す
ように本装置は、内部電極１ａと外部電極１ｂとの間を
インシュレータ２で絶縁した同軸電極に対し、電磁弁４
を開いてガスを流入させ、同時にパルス電源３により内
部電極１ａと外部電極１ｂとの間にパルス電圧を印加し
て主プラズマＰａを生成し、この主プラズマＰａに流れ
る電流とその電流により生じる自己磁場との相互作用で
発生する電磁力によりプラズマの加速を行うものとなっ
ている。そして、外部電極１ｂの外側には磁気コイル５
が外部電極１ｂを囲繞する如く装着されている。この磁
気コイル５には、電流源６とこの電流源６からの電流を
磁気コイル５へ適時転送する開放スイッチ７とからなる
励磁回路８が接続されている。この励磁回路８により、
磁気コイル５は磁束ψを発生させる。
成加速装置の要部を切断して示す側面図である。なお、
図４と同一部分には同一符号が付してある。図１に示す
ように本装置は、内部電極１ａと外部電極１ｂとの間を
インシュレータ２で絶縁した同軸電極に対し、電磁弁４
を開いてガスを流入させ、同時にパルス電源３により内
部電極１ａと外部電極１ｂとの間にパルス電圧を印加し
て主プラズマＰａを生成し、この主プラズマＰａに流れ
る電流とその電流により生じる自己磁場との相互作用で
発生する電磁力によりプラズマの加速を行うものとなっ
ている。そして、外部電極１ｂの外側には磁気コイル５
が外部電極１ｂを囲繞する如く装着されている。この磁
気コイル５には、電流源６とこの電流源６からの電流を
磁気コイル５へ適時転送する開放スイッチ７とからなる
励磁回路８が接続されている。この励磁回路８により、
磁気コイル５は磁束ψを発生させる。
【００１２】図２の（ａ）（ｂ）は上記励磁回路８と磁
気コイル５の具体的回路例および動作波形を示す図であ
る。開放スイッチ７としてはＧＴＯサイリスタ、プラズ
マエロージョンオープニングスイッチ等を適用するもの
とする。但し、図２の（ａ）では、等価的に時間依存型
の可変抵抗Ｒで表している。また、電流源６は充電され
たキャパシタＣとインダクタＬ１とをスイッチＳを間に
介して直列接続した回路で表している。
気コイル５の具体的回路例および動作波形を示す図であ
る。開放スイッチ７としてはＧＴＯサイリスタ、プラズ
マエロージョンオープニングスイッチ等を適用するもの
とする。但し、図２の（ａ）では、等価的に時間依存型
の可変抵抗Ｒで表している。また、電流源６は充電され
たキャパシタＣとインダクタＬ１とをスイッチＳを間に
介して直列接続した回路で表している。
【００１３】今、スイッチＳを閉じて回路に電流を流す
と、開放スイッチ７は初期状態ではほぼＲ＝０であるた
め、電流ＩはＣ〜Ｌ１〜Ｒで形成される閉ループに流
れ、インダクタＬ１にエネルギが蓄積される。ｔ１秒後
に開放スイッチ７が動作し、Ｒの値が急激に変化しはじ
めると、電流Ｉが急激に減少する。このため、インダク
タＬ１の両端にはＬ１（ｄＩ／ｄｔ）による高電圧が誘
起され、この電圧がそのまま磁気コイル５に印加する。
その結果、磁気コイル５には強制的に電流が流されるた
め、立ち上がりの急峻な磁束ψが生じる。図２（ａ）に
おいて、Ｃ＝２００μＦ、Ｌ１＝２０μＨ、Ｌ２＝４０
μＨ、ｄＲ／ｄｔ＝２．５Ω／μｓとすると、図２の
（ｂ）におけるｔ１秒直後の磁束ψは２０ｍＷｂまで急
増する。磁束ψが存在する領域にプラズマが突入したと
き、プラズマが次式（１）の条件を満たしていればこの
プラズマは磁束ψに捕捉され、プラズマは止まる。
と、開放スイッチ７は初期状態ではほぼＲ＝０であるた
め、電流ＩはＣ〜Ｌ１〜Ｒで形成される閉ループに流
れ、インダクタＬ１にエネルギが蓄積される。ｔ１秒後
に開放スイッチ７が動作し、Ｒの値が急激に変化しはじ
めると、電流Ｉが急激に減少する。このため、インダク
タＬ１の両端にはＬ１（ｄＩ／ｄｔ）による高電圧が誘
起され、この電圧がそのまま磁気コイル５に印加する。
その結果、磁気コイル５には強制的に電流が流されるた
め、立ち上がりの急峻な磁束ψが生じる。図２（ａ）に
おいて、Ｃ＝２００μＦ、Ｌ１＝２０μＨ、Ｌ２＝４０
μＨ、ｄＲ／ｄｔ＝２．５Ω／μｓとすると、図２の
（ｂ）におけるｔ１秒直後の磁束ψは２０ｍＷｂまで急
増する。磁束ψが存在する領域にプラズマが突入したと
き、プラズマが次式（１）の条件を満たしていればこの
プラズマは磁束ψに捕捉され、プラズマは止まる。
【００１４】
【数１】
【００１５】ここでμ0 は真空中の透磁率、Ｉg はプラ
ズマに流れる電流、ａは内部電極の半径、ｂは外部電極
の半径である。不純物プラズマＰｂに流れる電流は小さ
いので磁束ψを印加することにより不純物プラズマＰｂ
は捕えられ、不純物の射出を防ぐことができる。
ズマに流れる電流、ａは内部電極の半径、ｂは外部電極
の半径である。不純物プラズマＰｂに流れる電流は小さ
いので磁束ψを印加することにより不純物プラズマＰｂ
は捕えられ、不純物の射出を防ぐことができる。
【００１６】図３は第２実施例に係るプラズマ生成加速
装置の要部を切断して示す側面図である。この第２実施
例が第１実施例と異なる点は内部電極の内側に別の磁気
コイル１５をさらに装着した点である。この磁気コイル
１５には、前記電流源６、開放スイッチ７からなる励磁
回路８と同様に構成された、電流源１６、開放スイッチ
１７からなる励磁回路１８が接続されている。
装置の要部を切断して示す側面図である。この第２実施
例が第１実施例と異なる点は内部電極の内側に別の磁気
コイル１５をさらに装着した点である。この磁気コイル
１５には、前記電流源６、開放スイッチ７からなる励磁
回路８と同様に構成された、電流源１６、開放スイッチ
１７からなる励磁回路１８が接続されている。
【００１７】上記第２実施例によれば、内部電極１ａの
中に設置された磁気コイル１５の磁束集中作用により、
磁束ψが外部電極１ｂの外周部と内部電極１ａの中心部
とを結ぶ閉ループを貫通することになる。その結果、同
軸電極１ａ，１ｂの軸心と直交する断面を半径方向へ放
射状に通過する磁力線の壁が形成される。したがって第
１実施例よりもさらに効果的に不純物プラズマを捕える
ことが可能となる。なお、本発明は前記各実施例に限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形実施可能であるのは勿論である。
中に設置された磁気コイル１５の磁束集中作用により、
磁束ψが外部電極１ｂの外周部と内部電極１ａの中心部
とを結ぶ閉ループを貫通することになる。その結果、同
軸電極１ａ，１ｂの軸心と直交する断面を半径方向へ放
射状に通過する磁力線の壁が形成される。したがって第
１実施例よりもさらに効果的に不純物プラズマを捕える
ことが可能となる。なお、本発明は前記各実施例に限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形実施可能であるのは勿論である。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、磁気コイルにより不純
物プラズマが捕えられるので、不純物が主プラズマと共
に射出されるのを抑制することができ、純度の高いプラ
ズマを射出することのできるプラズマ生成加速装置を提
供できる。
物プラズマが捕えられるので、不純物が主プラズマと共
に射出されるのを抑制することができ、純度の高いプラ
ズマを射出することのできるプラズマ生成加速装置を提
供できる。
【図１】本発明の第１実施例に係るプラズマ生成加速装
置を要部を切断して示す側面図。
置を要部を切断して示す側面図。
【図２】（ａ）は図１に示された励磁回路８および磁気
コイル５の具体的回路例を示す図、（ｂ）はその動作波
形を示す図。
コイル５の具体的回路例を示す図、（ｂ）はその動作波
形を示す図。
【図３】本発明の第２実施例に係るプラズマ生成加速装
置の要部を切断して示す側面図。
置の要部を切断して示す側面図。
【図４】従来のプラズマ生成加速装置の構成を示す図。
１ａ…内部電極 １ｂ…外部電極 ２…インシュレータ ３…パルス電源 ４…電磁弁 ５，１５…磁気コ
イル ６，１６…電流源 ７，１７…開放ス
イッチ ８，１８…励磁回路
イル ６，１６…電流源 ７，１７…開放ス
イッチ ８，１８…励磁回路
Claims (2)
- 【請求項１】プラズマを生成・加速する如く、プラズマ
誘電用の同軸電極と、この同軸電極内にガスを供給する
ガス供給手段と、前記同軸電極にパルス電圧を印加する
パルス電源とを備えてなるプラズマ生成加速装置におい
て、 前記同軸電極の半径方向に磁束を生じさせる如く設けら
れた磁気コイルと、この磁気コイルから立ち上がりの急
峻な磁束を発生させる如く設けられた開放スイッチとを
具備したことを特徴とするプラズマ生成加速装置。 - 【請求項２】前記磁気コイルは、前記同軸電極の外部電
極を囲繞するように設けられた第１の磁気コイルと、こ
の第１の磁気コイルと共働する如く前記同軸電極の内部
電極の中空部内に設けられた第２の磁気コイルとを備え
てなることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成
加速装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4300861A JPH06151093A (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | プラズマ生成加速装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4300861A JPH06151093A (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | プラズマ生成加速装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06151093A true JPH06151093A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17890003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4300861A Withdrawn JPH06151093A (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | プラズマ生成加速装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06151093A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003528423A (ja) * | 2000-03-22 | 2003-09-24 | ターレス エレクトロン デバイス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | プラズマ加速装置 |
| WO2015002131A1 (ja) | 2013-07-02 | 2015-01-08 | 学校法人日本大学 | 磁化同軸プラズマ生成装置 |
| JP2022017306A (ja) * | 2013-06-27 | 2022-01-25 | ノンリニア イオン ダイナミックス， エルエルシー | 核融合反応方法、機器、及びシステム |
-
1992
- 1992-11-11 JP JP4300861A patent/JPH06151093A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003528423A (ja) * | 2000-03-22 | 2003-09-24 | ターレス エレクトロン デバイス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | プラズマ加速装置 |
| JP4944336B2 (ja) * | 2000-03-22 | 2012-05-30 | ターレス エレクトロン デバイス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | プラズマ加速装置 |
| JP2022017306A (ja) * | 2013-06-27 | 2022-01-25 | ノンリニア イオン ダイナミックス， エルエルシー | 核融合反応方法、機器、及びシステム |
| WO2015002131A1 (ja) | 2013-07-02 | 2015-01-08 | 学校法人日本大学 | 磁化同軸プラズマ生成装置 |
| EP3018981A4 (en) * | 2013-07-02 | 2017-01-11 | Nihon University | Magnetized coaxial plasma generation device |
| JPWO2015002131A1 (ja) * | 2013-07-02 | 2017-02-23 | 学校法人日本大学 | 磁化同軸プラズマ生成装置 |
| US9706633B2 (en) | 2013-07-02 | 2017-07-11 | Nihon University | Magnetized coaxial plasma generation device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000201 |