Conveners
Special Lecture
- Takanori Shibata (KEK)
Special Lecture
- Yushi Kato (Osaka Univ.)
Special Lecture
- 治久 中野 (自然科学研究機構核融合科学研究所)
Special Lecture
- Osamu Kamigaito (RIKEN Nishina Center)
Special Lecture
- 治久 中野 (自然科学研究機構核融合科学研究所)
核融合（フュージョンエネルギー）は資源が偏在しないエネルギー源として、その実現が期待され、1960年代から開発が進められてきた。近年は、温室効果ガスによる地球温暖化の懸念とスタートアップ企業などによる民間資本の参画により、その開発が加速される期待が高まっている。本公演では、フュージョンエネルギーの実現に向けたこれまでの歩みと課題について解説する。
重イオン加速器は原子核物理学、ビーム育種、ラジオアイソトープ（RI）製造などさまざまな目的に使われてきた。近年、短寿命のRIを加速期で人工的に作って、元素の起源や宇宙の進化を調べる研究が盛んになっており、この目的のための大規模な加速器施設が世界各国で稼働あるいは建設されている。この講義では、理研RIIビームファクトリーの加速器を例にとり、重イオン加速器の特徴と現状、および将来の課題について論じたい。
負イオン源は、負電荷を持つイオンビームをプラズマから引き出す装置であり、主として核融合加熱分野や大強度陽子加速器（素粒子実験、物質・生命学実験など）、あるいはタンデム加速器などで活用される。本特別講義では、負イオン生成の原理とイオン源の構造、また高エネルギー＆大強度ビームを生成するための負イオンの利点について説明する。さらに、負イオン源の実践例としてJ-PARC陽子加速器における粒子源の状況と、ビーム性能向上に向けた負イオンビーム分野の課題を紹介する。
自己燃焼核融合プラズマを実現するための外部プラズマ加熱・電流駆動装置である中性粒子ビーム入射装置について、要求される性能およびシステム全容、課題について紹介する。
電子サイクロトロン共鳴を利用したイオン源(ECRIS)は近年益々利用分野が広がっている.Geller以来,世界の高収量装置では経験的スケーリング則に基づいた装置作りは今や第４世代の円熟期を迎えている.しかし高周波数化と強磁場化が必要な要因や各種の現象理解は,今なお十分とは言えない状況である.本研究グループではECRISにおける多価イオンビーム生成の実験的研究過程で,計測事実を基にECR効率化や電磁波伝搬を考察し,現状の多価イオンビーム高収量化に対する問題点を指摘すると共に,新たな共鳴現象を利用する可能性があることを示した.本講演では経緯と基礎的事項の後,我々グループの展開を説明する予定である.
半導体向けイオン注入装置は、イオンソース、質量分離部、加速部、注入・搬送部の4つの主要な構成要素から成り立っており、特定のイオンを半導体基板の目的の深さに注入することで、基板内部にP型やN型の半導体を生成し電気的特性を作り出すために使用されるほか、ターゲット材料表面の改質や耐久性向上などの用途にも利用されています。特に高エネルギーイオン注入装置は、エネルギー、注入角度、ビーム発散角度など、目的の深さへ正確に注入をするために、高精度の測定・制御が必要とされます。
例として、CMOSイメージセンサのフォトダイオードやSiCパワーデバイスのSJ（スーパージャンクション）などの製造に使用されています。
放射線は現代の医療分野において診断や治療、滅菌など様々に利用されているが、中でもイオンビームは、放射性薬剤合成、放射線がん治療、医療材料製造などに用いられてきた。本特別講義ではそれらの実例を紹介するとともに、イオンビーム生成のもととなるイオン源装置に着目して、今後の技術的方向性を概観する。
理研RIBFではウランビームの大強度化に取り組み、この15年余りの間に約千倍の強度増強に成功している。ストリッパー（重イオンから多数の電子を剥ぎ取り、価数を一気に高める装置）開発は大強度化の大きな鍵であったが、我々の開発した高耐久のHeガスストリッパーは加速可能なウランビーム強度のリミットを大きく引き上げた。
策定中のRIBF将来計画ではさらに20倍の強度のウランビームが求められ、そこで中核を担う装置が荷電変換リングである。内蔵されるガスストリッパーへの要求はさらに過酷で、ウランによる電離状態がビームに与える影響も予想される。
講演では以上の話題を軸に荷電変換の基礎と今後の課題について述べる。
