JPH11144890A - プラズマ生成加速装置 - Google Patents

プラズマ生成加速装置

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JPH11144890A
JPH11144890A JP9304037A JP30403797A JPH11144890A JP H11144890 A JPH11144890 A JP H11144890A JP 9304037 A JP9304037 A JP 9304037A JP 30403797 A JP30403797 A JP 30403797A JP H11144890 A JPH11144890 A JP H11144890A
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JP
Japan
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plasma
electrode
spiral
magnetic force
force line
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9304037A
Other languages
English (en)
Inventor
Kingo Azuma
欣吾 東
Yasutsugu Oda
泰嗣 小田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP9304037A priority Critical patent/JPH11144890A/ja
Publication of JPH11144890A publication Critical patent/JPH11144890A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

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  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁化プラズマを短くしたプラズマ生成加速装
置を得る。 【解決手段】 先端部にらせん状電極20を有する内部
電極3を備えたことに射出軸方向に短い磁化プラズマを
得たものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁場閉じ込め型核
融合炉内に適用される燃料粒子供給装置としてのプラズ
マ生成加速装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のプラズマ生成加速装置の一
例を示しており、外部電極1、内部電極3、加速電極2
が同心に順に配置され、これら電極間はその端部にて絶
縁フランジ5により絶縁され密閉されている。外部電極
1の外側には、この外部電極1を取りまくように内部電
極3と略同じ長さのバイアスコイル4が配置される。ま
た、外部電極1にはパルス状にガスを注入する高速電磁
弁6がつながっており、ガス源7からガスが供給される
ようになっている。また、図中8はプラズマ生成電極、
9は加速電極である。
【0003】かかる構造にあって、プラズマ生成加速装
置は、大きく分けて図4に示す磁化プラズマ11bを生
成する磁化プラズマ生成部と、磁化プラズマを加速する
プラズマ加速部とからなる。磁化プラズマ生成部は、真
空容器を兼ねる外部電極1、高速電磁弁6からパルス状
に注入されるガスにプラズマを点火する内部電極3、ソ
レノイド状のバイアスコイル4からなり、プラズマ加速
部は、外部電極1と生成される磁化プラズマを加速する
加速電極2とからなる。
【0004】かかる構造において、図3、図4にてプラ
ズマの挙動は次のようになる。 (1)まず、バイアスコイル4の電源を立ち上げ、内部
電極3の前縁部にて装置の径方向(r方向)に磁力線1
0aを発生させる。この場合、バイアスコイル4が発生
する磁場としては外部電極1と内部電極3との間にプラ
ズマが存在する時間よりも長い時間ほぼ一定であればよ
い。 (2)次に、高速電磁弁6を開き、プラズマ化するガス
が詰め込まれたガス源7から外部電極1と内部電極3と
の間にガスを注入する。 (3)外部電極1と内部電極3との間にある程度ガスが
拡散した瞬間にプラズマ生成電源8から内部電極3に高
電圧を加え、ガスをプラズマ化する。 (4)生成されたトーラス状の初期プラズマ11aには
電流パスが形成され、そこに大電流が流れるため、内部
電極3−プラズマ−外部電極1の閉ループに生じる方位
角方向(θ方向)の磁場とプラズマ電流が相互作用して
ローレンツ力が発生する。この力を受けて、プラズマは
内部電極3の先端方向へ移動する。 (5)強く電離したプラズマ11aは反磁性であるた
め、図4(b)のようにバイアスコイル4により内部電
極3の先端部に形成された磁力線10aを引きずりなが
ら内部電極3と外部電極1で構成されるプラズマ生成領
域から離れていく。 (6)プラズマ11a中の電流には自己保存しようとす
る力が働くため、プラズマの中心部が内部電極3から離
れても、後方のプラズマが磁力線に沿って拡散し電流を
維持するが、プラズマ中心部が内部電極3から十分離れ
てしまうと、プラズマの後方では磁力線の復元力により
プラズマの外周側の磁力線と内周側の磁力線が接近し、
最終的には再結合して図4(c)のように磁力線のつな
ぎ換えが生じる。 (7)磁力線の再結合が起こると、バイアスコイルが形
成する磁力線10aは元の位置に復帰するが、プラズマ
に引きずられた磁力線10bは切り離されてプラズマの
周囲を取り囲むことになる。この結果、プラズマは磁力
線に閉じ込められた磁化プラズマ11bとして孤立す
る。このとき、磁力線に沿って拡散していた若干のプラ
ズマは磁力線再結合の際に生じる磁気中性点12に取り
残され、磁化プラズマ11bのすぐ後方にシートプラズ
マ11cを形成する(図4(d))。 (8)磁化プラズマ11bが形成された直後、加速電源
9から加速電極2に高電圧を印加すると、シートプラズ
マ11cに大電流が流れる。 (9)シートプラズマ11cは自分自身に流れる電流と
内部電極3−プラズマ−外部電極1の閉ループに生じる
方位角方向(θ方向)の磁場との相互作用により生じる
ローレンツ力を受ける。この結果、シートプラズマ11
cは磁化プラズマ11bを電極先端方向へ加速する。 (10)以上のような動作により、磁化プラズマになった
核融合燃料が本装置から高速で射出され、各融合炉内部
の炉心プラズマへ打ち込まれるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】炉心プラズマへ打ち込
まれる磁化プラズマの生成・加速は上述の如くである
が、ここで磁化プラズマの大きさ(長さ)に問題があ
る。核融合プラズマに打ち込まれる磁化プラズマは、炉
心プラズマを乱さないようにするため、炉心プラズマに
比べて十分小さいことが望ましい。一方、一般にプラズ
マはその密度と温度によって決まるプラズマ圧力によっ
て膨張しようとする性質がある。ここで、初期プラズマ
11aがバイアスコイル4の形成する磁力線領域に入っ
てから磁化プラズマに形成されるまでの間は前方には磁
場により拡散できないため、ローレンツ力により装置射
出方向へ進行する初期プラズマ11aは磁場がほとんど
存在しない後方へ膨張する。このため、図4(c)のよ
うにプラズマ中央部が磁力線領域を通り抜けてしまって
もプラズマに引きずられた磁力線がプラズマの後方でな
かなか接近できない。このような効果のため、磁力線再
結合までの時間がかかってしまい、生成される磁化プラ
ズマ11bが長くなってしまう。したがって、磁化プラ
ズマの長さを短くするためには、磁力線再結合を促進す
る必要がある。
【0006】本発明は、上述の問題点に鑑み、磁力線再
結合を促進するようにして小さな(短な)磁化プラズマ
を得るようにしたプラズマ生成加速装置を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、次の発明特定事項を有する。
【0008】(1)トーラスプラズマを生成・加速する
同軸配置された外部電極、内部電極、加速電極を順に配
置し、上記トーラスプラズマを形成する磁力線を発生さ
せるバイアスコイルを配置し、上記外部電極と内部電極
との間にプラズマとなるガスをパルス状に注入する高速
電磁弁を備え、たプラズマ生成・加速装置において、上
記内部電極先端部をらせん状電極とし、らせんの撚り方
向はこのらせん状電極外側に発生する磁力線の向きが上
記バイアスコイルの磁力線の向きと同じになるようにし
たことを特徴とする。
【0009】(2)上記(1)において、上記らせん状
電極はらせん状貫通スリット及びらせん状溝のいずれか
であることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】ここで、図1、図2を参照して本
発明の実施の形態の一例につき述べる。図1において、
図3と同一部分には同符号を付し、その説明を省略す
る。図1においては、内部電極3の先端部にはらせん状
電極20が形成されている。このらせん状電極20は内
部電極3の先端部をらせん状に貫通スリットを穿設して
形成したものであり、らせんの方向は、一方向に撚られ
た形状を有している。この場合、撚りの方向は、らせん
状電極20によってその外側に発生する磁力線の向きを
バイアスコイル4の磁力線10aの向きと同じになるよ
うに方向を決めており、例えば、バイアスコイル4の射
出口側がN極で、内部電極3につながるプラズマ生成電
源8が正極性の場合、らせんの撚り方向をプラズマの進
行方向に添って左向きにねじれた向きに決められる。
【0011】かかる図1に示す構造のらせん状電極20
を形成した場合、プラズマの挙動としては次のようにな
る。初期プラズマ11aの生成過程は図2(a)に示す
ように図4(a)と同じである。初期プラズマ11aが
図2(b)のように磁力線を引きずってプラズマ生成領
域から放出されると、らせん状電極20に電流が流れ、
らせん状電極20の周囲に磁力線10cが生じる。この
磁力線は、図2(c)に示すように、プラズマによって
引きずられた磁力線10aのうち半径方向内側の磁力線
を外側に押し出すため、プラズマの後方に磁場の壁がで
き、プラズマの後方への膨張が抑えられる。この結果、
磁力線再結合が促進され、図4(c)の場合に比べて早
いタイミングで磁化プラズマ11bが形成され、プラズ
マの長さを短くできる。生成された磁化プラズマ11b
には図4(d)の場合と同じく、図2(d)のように磁
化プラズマ11bの後方にシートプラズマ11cが形成
され、ローレンツ力により加速、射出される。本装置に
より生成される磁化プラズマは、その長さが短かいた
め、各融合炉心プラズマに擾乱を与える可能性が低くな
るとともに、加速段階での電極と磁化プラズマ11b間
の粘性抵抗力が低減されるため、より高速度にまで加速
することが可能になる。
【0012】上述の説明では、らせん状電極20は、内
部電極3の先端部にらせん状の貫通スリットを形成した
ものであるが、この貫通スリットによるらせん状電極2
0では、スリットから加速電極2及び内部電極3間にガ
スが直接流入しないように絶縁管21を内部電極3及び
らせん状電極20の内側に配置している。他の例として
は、らせん状電極20として貫通しない有底の溝を形成
してもよい。この場合、溝によるらせん状電極は、プラ
ズマ生成電源8から供給される電流のパルス幅が短い場
合に用いられる。このとき、溝の深さは電流のパルス幅
から決まる表皮厚さより十分深くし、溝の幅は表皮厚さ
と同程度かそれより小さくする。これにより溝の部分は
見かけ上絶縁され、電流がらせん状に流れる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
ーラスプラズマを生成・加速する同軸配置された外部電
極、内部電極、加速電極を順に配置し、上記トーラスプ
ラズマを形成する磁力線を発生させるバイアスコイルを
配置し、上記外部電極と内部電極との間にプラズマとな
るガスをパルス状に注入する高速電磁弁を備え、たプラ
ズマ生成・加速装置において、上記内部電極先端部をら
せん状電極とし、らせんの撚り方向はこのらせん状電極
外側に発生する磁力線の向きが上記バイアスコイルの磁
力線の向きと同じになるようにしたことにより、このら
せん状電極による磁力線がプラズマによる磁力線を外側
に押し出すことからプラズマの後方への膨張が抑えら
れ、磁力線再結合が促進されて小さな(短な)磁化プラ
ズマを得ることができる。
【0014】また、らせん状電極はらせん状貫通スリッ
ト及びらせん状溝のいずれかにて形成することができ、
絶縁管を用いる場合や用いる必要がなかったり、溝の深
さや幅の特定の有無が必要であったり等要求に応じた製
造上の変更に適用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例の半截断面構成図。
【図2】図1に係るプラズマの挙動の説明図。
【図3】従来例の半截断面構成図。
【図4】図3に係るプラズマの挙動の説明図。
【符号の説明】 1 外部電極 2 加速電極 3 内部電極 4 バイアスコイル 6 高速電磁弁 8 プラズマ生成電源 9 加速電源 20 らせん状電極 21 絶縁管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トーラスプラズマを生成・加速する同軸
    配置された外部電極、内部電極、加速電極を順に配置
    し、 上記トーラスプラズマを形成する磁力線を発生させるバ
    イアスコイルを配置し、 上記外部電極と内部電極との間にプラズマとなるガスを
    パルス状に注入する高速電磁弁を備え、 たプラズマ生成・加速装置において、 上記内部電極先端部をらせん状電極とし、らせんの撚り
    方向はこのらせん状電極外側に発生する磁力線の向きが
    上記バイアスコイルの磁力線の向きと同じになるように
    したことを特徴とするプラズマ生成加速装置。
  2. 【請求項2】 上記らせん状電極はらせん状貫通スリッ
    ト及びらせん状溝のいずれかであることを特徴とする請
    求項1記載のプラズマ生成加速装置。
JP9304037A 1997-11-06 1997-11-06 プラズマ生成加速装置 Withdrawn JPH11144890A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012517085A (ja) * 2009-02-04 2012-07-26 ジェネラル フュージョン インコーポレイテッド プラズマを圧縮するためのシステム及び方法
US8891719B2 (en) 2009-07-29 2014-11-18 General Fusion, Inc. Systems and methods for plasma compression with recycling of projectiles
CN108990248A (zh) * 2018-10-11 2018-12-11 南京苏曼等离子科技有限公司 一种等离子体发生装置及其应用
JP2022097793A (ja) * 2020-12-21 2022-07-01 泰男 石川 プラズマ反応炉
JP2024521812A (ja) * 2021-05-28 2024-06-04 ザップ エナジー、インコーポレイテッド 拡張プラズマ閉じ込めのための装置および方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012517085A (ja) * 2009-02-04 2012-07-26 ジェネラル フュージョン インコーポレイテッド プラズマを圧縮するためのシステム及び方法
US8537958B2 (en) 2009-02-04 2013-09-17 General Fusion, Inc. Systems and methods for compressing plasma
US9424955B2 (en) 2009-02-04 2016-08-23 General Fusion Inc. Systems and methods for compressing plasma
US9875816B2 (en) 2009-02-04 2018-01-23 General Fusion Inc. Systems and methods for compressing plasma
US10984917B2 (en) 2009-02-04 2021-04-20 General Fusion Inc. Systems and methods for compressing plasma
US8891719B2 (en) 2009-07-29 2014-11-18 General Fusion, Inc. Systems and methods for plasma compression with recycling of projectiles
US9271383B2 (en) 2009-07-29 2016-02-23 General Fusion, Inc. Systems and methods for plasma compression with recycling of projectiles
CN108990248A (zh) * 2018-10-11 2018-12-11 南京苏曼等离子科技有限公司 一种等离子体发生装置及其应用
CN108990248B (zh) * 2018-10-11 2024-03-26 南京苏曼等离子科技有限公司 一种等离子体发生装置及其应用
JP2022097793A (ja) * 2020-12-21 2022-07-01 泰男 石川 プラズマ反応炉
JP2024521812A (ja) * 2021-05-28 2024-06-04 ザップ エナジー、インコーポレイテッド 拡張プラズマ閉じ込めのための装置および方法

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Effective date: 20050201