誘導結合プラズマと相互作用する液体ガリウムからの液滴放出現象：ガスの溶存が与える液滴放出への影響

摘要

プラズマと液体が相互作用する時、液体から液滴が放出される現象が確認されている。大気圧プラズマを用いた場合にはNaClなどの水溶液からの液滴放出が観測され、低気圧プラズマを用いた場合には液体金属から液滴が放出された。本研究は液体金属からの液滴放出のメカニズム解明を目指している。この研究には2つの目的があり、１つはプラズマと液体の相互作用に関する基本的な理解の構築、２つ目は核融合研究における液体金属ダイバータ技術の開発への助力となることである。これまで本研究では、誘導結合プラズマを用いてイオンフラックスとイオンエネルギーを独立に制御し、液体金属とプラズマの相互作用の実験を行ってきた。しかし、イオンフラックス及びイオンエネルギーを増加させると、同時に液体金属の温度も増加していたため、今回は2つのパラメータに加えて液体金属の温度を独立に制御できる装置を構築した。この3つのパラメータに関して、液滴の放出に重要なパラメータを見出し、様々な条件下における液滴の放出頻度を計測することを目的とした。また、液滴放出メカニズムに関して、ガスの溶存限界を考慮することでこれまでの実験結果をより正確に表現することで新たな知見を得た。