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03P18 磁気ノズル加速時におけるアルヴェン臨界速度現象 Alfvén critical velocity in plasma acceleration by magnetic nozzle 高橋直大、荒巻良介、橋間裕子、丸子祥弘、田中のぞみ、安藤晃 東北大院?工 Naohiro Takahashi, Ryosuke Aramaki, Yuko Hashima, Yoshihiro Maruko, Nozomi Tanaka, and Akira Ando Graduate School of Engineering, Tohoku University 発散型ノズル形状の磁場をプラズマが通過する際に起こる粒子加速現象は、太陽コロナ加速 等の宇宙プラズマ現象の解明や宇宙航行用プラズマ推進機の開発など多方面での応用に向けて 基礎研究が進められている。磁気ノズルでは、単純な断熱変化による磁気モーメント保存則に従 ったエネルギー交換だけでなく、空力的加速やホール加速など様々な機構による粒子加速が起こ りうることが指摘され、実験的検証が進められてい る。 Magnetic coil 我々は磁気ノズル中のプラズマ加速現象を解明し、 プラズマ流の制御法として確立するために、広範囲 Gas なプラズマパラメータにわたり、磁気ノズル部にお Inlet ける加速現象と電場構造などの自発的構造変化に関 Cathode する実験的研究を行っている。[1] 0.1m 図 1 は本研究室で使用している MPD アークジェ Anode ットの概略図である。放電部に設置された小型の磁 場コイルにより、出口部付近に発散型磁気ノズルを 図１ MPD アークジェット概略図 形成することが可能である。 先行研究においてプラズマが磁場中を運動する際 B =0T B =0.2T に流速が以下の式で表されるアルヴェン臨界速度 Bzp=0.1T Bzp =0.3T zp zp VCIV で制限される現象が指摘されており[2]、この現 16 象は我々の実験でも観測されている。 14 2eVion ) 12 V s CIV (1) / mi m 10 VCIV(Ar) k (m :イオン質量、eV :電離エネルギー) ( 8 i ion U 講演では、MPDアークジェット出口部に発散型磁 6 気ノズルを重畳することで、プラズマ流速がアルヴ