桑原大介［所属期間令和4年6月-令和5年3月］

専門分野

プラズマ工学
電気推進
マイクロ波工学

キーワード

電気推進
高周波プラズマ
マイクロ波計測

所属学協会

プラズマ・核融合学会
日本航空宇宙学会

主な研究内容

高周波プラズマ（radio-frequency plasma）を用いた宇宙用電機推進機である高周波プラズマスラスターの開発と、電気推進機プラズマや核融合プラズマなど幅広いパラメータのプラズマで使用できるプラズマ計測器開発、特にマイクロ波を利用した計測器の開発をメインテーマに活動しています。高周波プラズマスラスターは現在実用化されている電気推進機のホールスラスターやイオンエンジンにおいて問題となるプラズマと接触する電極の損耗問題を無電極でプラズマ生成できる高周波プラズマを用いることで解決できる長寿命・大推力が期待されている方式です。実用化に向けて燃料供給法に着目した研究を行っています。プラズマ計測についてはマイクロ波からミリ波帯の電磁波を利用した反射・干渉・散乱・放射計測の開発を行っています。これらのマイクロ波計測はプラズマと非接触に計測が可能なため、超高温の核融合プラズマを対象に発展してきましたが、システムが高額になることが難点でした。この問題を解決し、大規模な核融合実験装置に留まらず、大学実験室規模で行われる電気推進プラズマ等でも利用可能な安価なシステムを構築するべく、安価かつコンパクト、真空容器内にも設置可能な周波数逓倍・スーパーヘテロダイン方式の送受信機を開発しました。特徴としてはプラズマの空間分布計測に最適な1次元・2次元アンテナアレイの構築が容易に行えることが挙げられ、プラズマ装置の規模に合わせて単チャンネル・多チャンネルアンテナの選択が可能です。また、多くのプラズマ装置において共同研究を行ってきたことから周波数帯域も8~100 GHzと極めて広範囲で製作実績を持っています。これらのマイクロ波計測技術のプラズマ以外でのスピンオフも探っていきたいと考えています。

論文

Kuwahara, S. Shinohara, K. Yano, “Thrust Characteristics of High-Density Helicon Plasma using Argon and Xenon Gas”, J. Propul. Power 33 (2017) 420-424.

Naoya Kuwabara, Masatoshi Chono, Naoji Yamamoto and Daisuke Kuwahara, “Electron Density Measurement Inside a Hall Thruster Using Microwave Interferometry”, Journal of Propulsion and Power 37 (2021) 491. 2021/03/04.

研究紹介

リサーチマップ
https://researchmap.jp/dkuwahara

桑原 大介［所属期間 令和4年6月-令和5年3月］