AbstractThe separation capability of charged particles is one of the most important requirements for direct energy converters (DEC) of D–3He fusion reactors. An alternative DEC using Helmholtz coils (Helmholtz DEC) is designed to reduce the self-induced electric field and to separate charged particles when the thermal input is large as 10 MW (8.8 MW/m2). Numerical analyses with a two-dimensional approximation have given the following results. (1) When both electrodes (collectors) are grounded, it can separate ions and electrons with 99.4% ion collection efficiency. (2) When the electric potential is applied to both electrodes as nine cases, the highest separation capability of the charged particles is about 95%. (3) When Cusp DEC, Cusp DEC with closer electrodes and Helmholtz DEC are compared, only Helmholtz DEC can separate the charged particles when the electric potential is applied to the anode.
荷電粒子の分離能力は、D-3He核融合炉用直接エネルギー変換器（DEC）の最も重要な要件の一つである。ヘルムホルツコイルを用いた代替DEC（ヘルムホルツDEC）は、熱入力が10 MW（8.8 MW/m²）と大きい場合に、自己誘起電界を低減し、荷電粒子を分離するために設計されている。二次元近似による数値解析により、以下の結果が得られた。（1）両電極（コレクタ）を接地した場合、99.4%のイオン捕集効率でイオンと電子を分離できる。（2）両電極に電位を印加した9つのケースにおいて、荷電粒子の最高分離能力は約95%である。（3）カスプDEC、電極間距離を狭めたカスプDEC、およびヘルムホルツDECを比較した場合、陽極に電位を印加した際に荷電粒子を分離できるのはヘルムホルツDECのみである。