JPH0593791A - 核融合ペレツト入射装置のレールガン - Google Patents
核融合ペレツト入射装置のレールガンInfo
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- JPH0593791A JPH0593791A JP3255346A JP25534691A JPH0593791A JP H0593791 A JPH0593791 A JP H0593791A JP 3255346 A JP3255346 A JP 3255346A JP 25534691 A JP25534691 A JP 25534691A JP H0593791 A JPH0593791 A JP H0593791A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21B—FUSION REACTORS
- G21B1/00—Thermonuclear fusion reactors
- G21B1/11—Details
- G21B1/15—Particle injectors for producing thermonuclear fusion reactions, e.g. pellet injectors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レールの熱的な損傷を少なくできる
【構成】 互いに平行なレール３、３間の発射孔６内に
飛翔体４を摺動可能に設置した状態で、電源回路１のス
イツチを入れ、大電流をプラズマアーマチヤ２に流し
て、そのときに発生するローレンツ力により飛翔体４を
高速で滑走させて、レール３、３間の発射孔６から発射
させる核融合ペレツト入射装置のレールガンにおいて、
（１）電離電圧の低いガスをプラズマアーマチヤ２とし
て、プラズマの抵抗を下げ，ジユール熱としての温度上
昇を抑えて、プラズマの温度を下げる。（２）またレー
ル３、３のうち、陰極側レール３の表面での電圧降下に
よる陽イオン衝突が陰極側レール３を損傷させているの
で、その対策として陰極側レール３を、陰極表面からの
熱電子放出を容易にする低仕事関数の材料により構成し
て、レール３の熱的な損傷を少なくする。
飛翔体４を摺動可能に設置した状態で、電源回路１のス
イツチを入れ、大電流をプラズマアーマチヤ２に流し
て、そのときに発生するローレンツ力により飛翔体４を
高速で滑走させて、レール３、３間の発射孔６から発射
させる核融合ペレツト入射装置のレールガンにおいて、
（１）電離電圧の低いガスをプラズマアーマチヤ２とし
て、プラズマの抵抗を下げ，ジユール熱としての温度上
昇を抑えて、プラズマの温度を下げる。（２）またレー
ル３、３のうち、陰極側レール３の表面での電圧降下に
よる陽イオン衝突が陰極側レール３を損傷させているの
で、その対策として陰極側レール３を、陰極表面からの
熱電子放出を容易にする低仕事関数の材料により構成し
て、レール３の熱的な損傷を少なくする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、核融合ペレツト入射装
置のレールガンに関するものである。
置のレールガンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電磁力により飛翔体を加速するた
めの電磁発射装置（超高速体発射装置）（以下レールガ
ンと称する）では、互いに平行な一対のレール間に形成
した発射孔内に飛翔体を摺動可能に設置した状態で、電
源回路のスイツチを入れ、大電流をプラズマアーマチヤ
に流して、そのときに発生するローレンツ力により飛翔
体を高速で滑走させて、レール間の発射孔から発射させ
るようにしている。
めの電磁発射装置（超高速体発射装置）（以下レールガ
ンと称する）では、互いに平行な一対のレール間に形成
した発射孔内に飛翔体を摺動可能に設置した状態で、電
源回路のスイツチを入れ、大電流をプラズマアーマチヤ
に流して、そのときに発生するローレンツ力により飛翔
体を高速で滑走させて、レール間の発射孔から発射させ
るようにしている。
【０００３】上記従来のレールガンでは、エネルギー効
率を良くするために、各レールを例えば銅等の高電気伝
導度の材料により構成している。またプラズマアーマチ
ヤに金属のガスなどを使用している。
率を良くするために、各レールを例えば銅等の高電気伝
導度の材料により構成している。またプラズマアーマチ
ヤに金属のガスなどを使用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のレールガン
には、次の問題があった。即ち、エネルギー効率を良く
するために、各レールを例えば銅等の高電気伝導度の材
料により構成している。しかしレールの表面は、数万度
という高温のプラズマに曝されるので、融点の低い銅等
の材料により構成していると、レールが早期に溶融、蒸
発してしまう。この点は、高融点のタングステン等の金
属材料により構成した場合も同じで、溶融が起き、レー
ルの表面が熱的な損傷を受けて，繰り返しの発射、或い
は連続発射に耐えない。
には、次の問題があった。即ち、エネルギー効率を良く
するために、各レールを例えば銅等の高電気伝導度の材
料により構成している。しかしレールの表面は、数万度
という高温のプラズマに曝されるので、融点の低い銅等
の材料により構成していると、レールが早期に溶融、蒸
発してしまう。この点は、高融点のタングステン等の金
属材料により構成した場合も同じで、溶融が起き、レー
ルの表面が熱的な損傷を受けて，繰り返しの発射、或い
は連続発射に耐えない。
【０００５】例えば飛翔体の速度が数ｋｍ／ｓで、駆動
電流が数十〜数百ｋＡのとき（大電流のとき）の、各レ
ールの主な損傷要因は、プラズマの輻射熱と陰極付近で
の陽イオンの衝突であり、これを解決することがレール
ガンの性能向上のために不可欠である。本発明は前記の
問題点に鑑み提案するものであり、その目的とする処
は、レールの熱的な損傷を少なくできる核融合ペレツト
入射装置のレールガンを提供しようとする点にある。
電流が数十〜数百ｋＡのとき（大電流のとき）の、各レ
ールの主な損傷要因は、プラズマの輻射熱と陰極付近で
の陽イオンの衝突であり、これを解決することがレール
ガンの性能向上のために不可欠である。本発明は前記の
問題点に鑑み提案するものであり、その目的とする処
は、レールの熱的な損傷を少なくできる核融合ペレツト
入射装置のレールガンを提供しようとする点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、互いに平行なレール間の発射孔内に飛
翔体を摺動可能に設置した状態で、電源回路のスイツチ
を入れ、大電流をプラズマアーマチヤに流して、そのと
きに発生するローレンツ力により飛翔体を高速で滑走さ
せて、レール間の発射孔から発射させる核融合ペレツト
入射装置のレールガンにおいて、高融点、低仕事関数の
材料により構成したレールと、低電離電圧ガスをレール
内へ供給してこのガスをプラズマアーマチヤとするガス
供給系とを具えている。
めに、本発明は、互いに平行なレール間の発射孔内に飛
翔体を摺動可能に設置した状態で、電源回路のスイツチ
を入れ、大電流をプラズマアーマチヤに流して、そのと
きに発生するローレンツ力により飛翔体を高速で滑走さ
せて、レール間の発射孔から発射させる核融合ペレツト
入射装置のレールガンにおいて、高融点、低仕事関数の
材料により構成したレールと、低電離電圧ガスをレール
内へ供給してこのガスをプラズマアーマチヤとするガス
供給系とを具えている。
【０００７】
【作用】本発明の核融合ペレツト入射装置のレールガン
は前記のように（１）電離電圧の低いガスをプラズマア
ーマチヤとして、プラズマの抵抗を下げ，ジユール熱と
しての温度上昇を抑えて、プラズマの温度を下げる。
（２）またレールのうち、陰極側レールの表面での電圧
降下による陽イオン衝突が陰極側レールを損傷させてい
るので、その対策として陰極側レールを、陰極表面から
の熱電子放出を容易にする低仕事関数の材料により構成
して、レールの熱的な損傷を少なくする。
は前記のように（１）電離電圧の低いガスをプラズマア
ーマチヤとして、プラズマの抵抗を下げ，ジユール熱と
しての温度上昇を抑えて、プラズマの温度を下げる。
（２）またレールのうち、陰極側レールの表面での電圧
降下による陽イオン衝突が陰極側レールを損傷させてい
るので、その対策として陰極側レールを、陰極表面から
の熱電子放出を容易にする低仕事関数の材料により構成
して、レールの熱的な損傷を少なくする。
【０００８】
【実施例】次に本発明の核融合ペレツト入射装置のレー
ルガンを図１に示す一実施例により説明すると、１がス
イツチをもつ電源回路、３、３が距離を置いて平行に設
置した一対のレール、２がプラズマアーマチヤ、４が飛
翔体、５が大電流、６が上記レール３、３間に形成した
発射孔であり、レール３、３を高融点、低仕事関数の材
料により構成し、低電離電圧ガスをレール内へ供給し
て、このガスをプラズマアーマチヤ２としている。
ルガンを図１に示す一実施例により説明すると、１がス
イツチをもつ電源回路、３、３が距離を置いて平行に設
置した一対のレール、２がプラズマアーマチヤ、４が飛
翔体、５が大電流、６が上記レール３、３間に形成した
発射孔であり、レール３、３を高融点、低仕事関数の材
料により構成し、低電離電圧ガスをレール内へ供給し
て、このガスをプラズマアーマチヤ２としている。
【０００９】上記図１に示すレールガンでは、レール
３、３間の発射孔６内に飛翔体４を摺動可能に設置した
状態で、電源回路１のスイツチを入れ、大電流５をプラ
ズマアーマチヤ（低電離電圧ガス）２に流して、そのと
きに発生するローレンツ力により飛翔体４を高速で滑走
させて、レール３、３間の発射孔６から発射させるよう
にしている。
３、３間の発射孔６内に飛翔体４を摺動可能に設置した
状態で、電源回路１のスイツチを入れ、大電流５をプラ
ズマアーマチヤ（低電離電圧ガス）２に流して、そのと
きに発生するローレンツ力により飛翔体４を高速で滑走
させて、レール３、３間の発射孔６から発射させるよう
にしている。
【００１０】飛翔体４の速度が数ｋｍ／ｓで、駆動電流
が数十〜数百ｋＡの場合（大電流の場合）のレール３、
３の主な損傷要因は、プラズマの輻射熱と陰極付近での
陽イオンの衝突であり、これを解決することがレールガ
ンの性能向上のために不可欠である。このため、本発明
では、 （１）先ず電離電圧の低いガスをプラズマアーマチヤ２
として、プラズマの抵抗を下げ，ジユール熱としての温
度上昇を抑えて、プラズマ２の温度を下げる。 （２）またレール３、３のうち、陰極側レール３表面で
の電圧降下による陽イオン衝突が陰極側レール３を損傷
させているので、その対策として陰極表面からの熱電子
放出を容易にする低仕事関数の材料により、陰極側レー
ル３を構成した。
が数十〜数百ｋＡの場合（大電流の場合）のレール３、
３の主な損傷要因は、プラズマの輻射熱と陰極付近での
陽イオンの衝突であり、これを解決することがレールガ
ンの性能向上のために不可欠である。このため、本発明
では、 （１）先ず電離電圧の低いガスをプラズマアーマチヤ２
として、プラズマの抵抗を下げ，ジユール熱としての温
度上昇を抑えて、プラズマ２の温度を下げる。 （２）またレール３、３のうち、陰極側レール３表面で
の電圧降下による陽イオン衝突が陰極側レール３を損傷
させているので、その対策として陰極表面からの熱電子
放出を容易にする低仕事関数の材料により、陰極側レー
ル３を構成した。
【００１１】その理由は、熱電子放出における電極から
放出される〔電流密度ｊ〕と〔電極表面温度Ｔ、電極の
仕事関数Ｖw 〕との関係をまとめたリチヤードソン・ダ
ツシユマンの式
放出される〔電流密度ｊ〕と〔電極表面温度Ｔ、電極の
仕事関数Ｖw 〕との関係をまとめたリチヤードソン・ダ
ツシユマンの式
【００１２】
【数１】 によると、仕事関数Ｖw を下げると、指数関数的に電流
密度ｊが増加するという効果があるためである。前記図
１に示すレールガンでは、プラズマアーマチヤ２に低電
離電圧のガスを使用しており、プラズマアーマチヤ温度
が低くても、電離度が高くて、プラズマの抵抗が下が
り、プラズマアーマチヤ２のジユール加熱が抑えられ
て、レール３への熱的影響も少なくなる。
密度ｊが増加するという効果があるためである。前記図
１に示すレールガンでは、プラズマアーマチヤ２に低電
離電圧のガスを使用しており、プラズマアーマチヤ温度
が低くても、電離度が高くて、プラズマの抵抗が下が
り、プラズマアーマチヤ２のジユール加熱が抑えられ
て、レール３への熱的影響も少なくなる。
【００１３】これは、前述の式をまとめた図３により説
明できる。図３の線は、駆動電流とプラズマの長さとに
より計算できる、加速に必要な電流密度を示しており、
この線の下に沸点のある材料は、沸点以上に加熱しない
と、所定の電流密度を得られないので、その材料は、蒸
発してしまう。一方、Ｙ2 Ｏ3 のように低仕事関数のも
のであれば、沸点以下で充分に高い電流密度を得られる
（なお図中にはないが、ＷーＹ2 Ｏ3 は、Ｙ2 Ｏ3 と同
じか、それよりも低い仕事関数を持つと考えられる）。
明できる。図３の線は、駆動電流とプラズマの長さとに
より計算できる、加速に必要な電流密度を示しており、
この線の下に沸点のある材料は、沸点以上に加熱しない
と、所定の電流密度を得られないので、その材料は、蒸
発してしまう。一方、Ｙ2 Ｏ3 のように低仕事関数のも
のであれば、沸点以下で充分に高い電流密度を得られる
（なお図中にはないが、ＷーＹ2 Ｏ3 は、Ｙ2 Ｏ3 と同
じか、それよりも低い仕事関数を持つと考えられる）。
【００１４】図２にレールガン内部を静的に模擬した試
験装置（真空容器７を有する試験装置）を示す。７が真
空容器、８がヘリウムガスボンベ、９が電極、１０が圧
力計（レール材のアークテストのガス雰囲気の圧力条件
を設定するための圧力計）、１１が真空ポンプ（真空容
器７内の大気を一度真空引きして，これを耐蝕環境にな
るガスと置換するための真空ポンプ）、１２が分圧器
（レール材のアークテストの電圧を測定するための分圧
器）、１３が電流計（レール材のアークテストの電流を
測定するためのロゴスキー型電流計）、１４がコンデン
サーバンク（レール材のアークテストの電流供給用電
源）である。
験装置（真空容器７を有する試験装置）を示す。７が真
空容器、８がヘリウムガスボンベ、９が電極、１０が圧
力計（レール材のアークテストのガス雰囲気の圧力条件
を設定するための圧力計）、１１が真空ポンプ（真空容
器７内の大気を一度真空引きして，これを耐蝕環境にな
るガスと置換するための真空ポンプ）、１２が分圧器
（レール材のアークテストの電圧を測定するための分圧
器）、１３が電流計（レール材のアークテストの電流を
測定するためのロゴスキー型電流計）、１４がコンデン
サーバンク（レール材のアークテストの電流供給用電
源）である。
【００１５】上記図２に示す試験装置を使用して、本発
明のレールガンと従来のレールガンとを試験した。先ず
真空容器７内の雰囲気ガスを電離電圧２４Ｖのヘリウム
ガスまたは１３．５Ｖの水素にし、電極９に銅製のも
の、高融点材料のタングステン製のもの、タングステン
の仕事関数を低くするようにイツトリアを混ぜたＷーＹ
2 Ｏ3 製のものを使用し、プラズマ温度、電極間電圧を
変えて、電極９の表面の様子を観察した。
明のレールガンと従来のレールガンとを試験した。先ず
真空容器７内の雰囲気ガスを電離電圧２４Ｖのヘリウム
ガスまたは１３．５Ｖの水素にし、電極９に銅製のも
の、高融点材料のタングステン製のもの、タングステン
の仕事関数を低くするようにイツトリアを混ぜたＷーＹ
2 Ｏ3 製のものを使用し、プラズマ温度、電極間電圧を
変えて、電極９の表面の様子を観察した。
【００１６】その結果、電極９が銅製の場合、損傷が肉
眼で認められたが、タングステンは、タングステン製の
場合、顕微鏡で拡大してみると、部分的に溶融した跡が
確認できる程度に損傷箇所が減少した。またＷーＹ2 Ｏ
3製の場合、タングステンの部分が変化していない。こ
の結果、プラズマアーマチヤ用ガスに水素ガス（低電離
電圧ガス）を用い、レールをＷーＹ2 Ｏ3 により構成し
た場合、レール３の熱的な損傷が少なくなっていること
が判明した。
眼で認められたが、タングステンは、タングステン製の
場合、顕微鏡で拡大してみると、部分的に溶融した跡が
確認できる程度に損傷箇所が減少した。またＷーＹ2 Ｏ
3製の場合、タングステンの部分が変化していない。こ
の結果、プラズマアーマチヤ用ガスに水素ガス（低電離
電圧ガス）を用い、レールをＷーＹ2 Ｏ3 により構成し
た場合、レール３の熱的な損傷が少なくなっていること
が判明した。
【００１７】
【発明の効果】本発明のレールガンは前記のように
（１）電離電圧の低いガスをプラズマアーマチヤとし
て、プラズマの抵抗を下げ，ジユール熱としての温度上
昇を抑えて、プラズマの温度を下げる。（２）またレー
ルのうち、陰極側レールの表面での電圧降下による陽イ
オン衝突が陰極側レールを損傷させているので、その対
策として陰極側レールを、陰極表面からの熱電子放出を
容易にする低仕事関数の材料により、構成して、レール
の熱的な損傷を少なくする。
（１）電離電圧の低いガスをプラズマアーマチヤとし
て、プラズマの抵抗を下げ，ジユール熱としての温度上
昇を抑えて、プラズマの温度を下げる。（２）またレー
ルのうち、陰極側レールの表面での電圧降下による陽イ
オン衝突が陰極側レールを損傷させているので、その対
策として陰極側レールを、陰極表面からの熱電子放出を
容易にする低仕事関数の材料により、構成して、レール
の熱的な損傷を少なくする。
【図１】本発明のレールガンの一実施例を示す側面図で
ある。
ある。
【図２】本発明のレールガン及び従来のレールガンの試
験装置を示す説明図である。
験装置を示す説明図である。
【図３】飛翔体の加速に必要な電流密度とレール材の沸
点との関係を示す説明図である。
点との関係を示す説明図である。
１ スイツチをもつ電源回路 ２ プラズマアーマチヤ ３ 一対のレール ４ 飛翔体 ５ 大電流 ６ 発射孔
Claims (1)
- 【請求項１】 互いに平行なレール間の発射孔内に飛翔
体を摺動可能に設置した状態で、電源回路のスイツチを
入れ、大電流をプラズマアーマチヤに流して、そのとき
に発生するローレンツ力により飛翔体を高速で滑走させ
て、レール間の発射孔から発射させる核融合ペレツト入
射装置のレールガンにおいて、高融点、低仕事関数の材
料により構成したレールと、低電離電圧ガスをレール内
へ供給してこのガスをプラズマアーマチヤとするガス供
給系とを具えていることを特徴とした核融合ペレツト入
射装置のレールガン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3255346A JP2923100B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 核融合ペレツト入射装置のレールガン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3255346A JP2923100B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 核融合ペレツト入射装置のレールガン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0593791A true JPH0593791A (ja) | 1993-04-16 |
| JP2923100B2 JP2923100B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=17277515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3255346A Expired - Lifetime JP2923100B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 核融合ペレツト入射装置のレールガン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2923100B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8742380B2 (en) | 2012-02-27 | 2014-06-03 | Gigaphoton Inc. | Target supply device, extreme ultraviolet light generation apparatus, and method for supplying target |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015145580A1 (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | ギガフォトン株式会社 | ターゲット供給装置、極端紫外光生成装置、及びターゲット供給方法 |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP3255346A patent/JP2923100B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8742380B2 (en) | 2012-02-27 | 2014-06-03 | Gigaphoton Inc. | Target supply device, extreme ultraviolet light generation apparatus, and method for supplying target |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2923100B2 (ja) | 1999-07-26 |
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