パルスパワーとは貯蔵されたエネルギーを時間的・空間的に圧縮・重畳することで得られる大電力をいいます。例えば、100 W (ワット) の電力を 100 秒間蓄積すると 10 kJ (キロジュール) のエネルギーとなりますが、これを 10 ナノ秒 (1千万分の1秒) で放出すると、1 億 kW の電力に相当します。つまり、小さな電力を蓄えて一気に放出することで、極短時間ですが日本の総発電電力に匹敵する大電力を実現できます。このような技術をパルス電力技術と呼び、この技術を用いることで多くの新技術が開発されてきました。また、近年、半導体パワーデバイスの性能は年々向上しており、安定性、高繰り返し率、長寿命などの性能向上により、従来のガス放電方式のスイッチに比べて許容電力が低くても他の優れた性能が得られるため、パルス電力技術は水処理、殺菌、オゾン生成、バイオや医療分野など多くの産業での応用が期待されています。

　本研究室では、パルス電力技術の開発とその技術を利用した高出力パルス粒子ビームや高密度プラズマの発生技術の開発とその産業応用を目指し、次世代半導体材料への新しいイオン注入や材料表面改質の研究に取り組んでいます。さらに、大気圧プラズマ、高出力マイクロ波、高圧力水中衝撃波を利用したエネルギー、環境、バイオ、医療分野への新しい応用研究を視野に入れて研究に取り組んでいます。

　本研究室に興味のある方は以下の動画をご覧ください。
電力システム工学研究室紹介【Tom’s TV】2016.8 放送

 パルスパワー技術の応用としては、核融合、強力放射線源、粒子ビーム源を始めとして材料科学、医学、環境等への多様な分野にまで拡がっている。我々のグループでは、そのようなパルスパワー技術を利用して以下の産業応用を目指して研究を行っています。

• パルス重イオンビーム応用
  　シリコン半導体に変わる次世代のパワーデバイスとして注目されている炭化ケイ素（SiC）半導体用の新しいイオン注入法であるパルスイオン注入技術の実現に向け、高純度のパルス重イオンビーム発生技術の開発、およびパルスイオン注入技術の研究を行っている。また、パルスイオンビームを金属などの材料に照射することによって、材料の表面だけを数マイクロ秒程度の短時間、非常に高い温度に加熱することができる。 これにより、材料表面の改質（硬度、結晶構造、粗さ、電気特性、磁気特性、等）が期待されることから、これに関連する研究を行っています。
• パルス電子ビーム応用
  　プラズマ加熱、荷電粒子加速器、レーダー、マイクロ波送電などの多岐の分野において大電力マイクロ波源の開発の期待が高まりつつある。高出力マイクロ波源の候補の１つとして、高強度相対論的電子ビームを用いた仮想陰極発振器がある。しかし、仮想陰極発振器はマイクロ波への変換効率が低いため、その効率向上を行う必要がある。本研究室では、パルス電力技術を利用した高強度相対論電子ビームを用いて、仮想陰極発振器の効率改善に向けて研究を行っています。
• パルス放電応用
  　水中でパルス放電させると大電流が流れることにより、水が急激に加熱・膨張することで高圧力の衝撃波を発生させることができる。この衝撃波を利用したコンクリートの破壊、水の殺菌、複合材料の破砕などの産業応用を目指して研究を行っています。
• 大気圧プラズマ応用
  　大気圧プラズマジェットは誘電体バリア放電の一種であり、ヘリウムやアルゴンなどの希ガスをガラス管（誘電体管）内部に流した状態で、誘電体管外部に取り付けられた電極に低周波数の高電圧を印加することで生成することができる。その特徴として、大気圧で生成できるため真空設備が不要であることに加え、プラズマ流が低温であるため照射対象物への熱負荷が少なく、かつ反応性に富んだ粒子種（イオン・ラジカル種・励起種）を容易に生成することができるといった点が挙げられる。これらの特徴を利用して、液中殺菌や人体への治療などのバイオ・医療応用への研究が盛んに行われている。本研究室では、OHラジカルの生成量の増加と水処理や殺菌・滅菌などへの応用を目指して研究を行っています。

　電気自動車は環境・省エネルギーの観点から次世代自動車として期待されています。しかし、航続距離が短い、充電時間が長い、インフラ整備の不十分などの問題点があります。これらの問題点を解決するために走行している電気自動車への非接触給電システムの開発が行われています。現在、電気自動車の非接触給電方法は、電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電波受信方式などあり、それぞれの特徴を活かして研究・開発が行われています。
　本研究室では、大電力を高効率で高速走行電気自動車へ転送する非接触給電システムの実現を目指し、大電力給電が可能な電磁誘導方式にこれまで取り組んできたパルス電力技術である“重共振法”と“容量移行”を組み合わせたパルス給電を利用することで、電磁誘導方式の欠点を克服し、空隙を有する低結合トランスでも高効率で電力を転送できる走行中電気自動車への新たな非接触給電法の研究に取り組んでいます。図に示すように道路側に設置された１つの給電装置からは、短時間（数ms程度）に１kJ 程度のエネルギーをパルス的に伝送され、多数の給電装置が設置された給電専用レーンを電気自動車が走行することで充電が可能となるシステムの開発を目指しています。

　北陸地域では冬季雷と呼ばれる特有の雷現象が観測されます。これは世界的にも希少な現象であり、気象学的に興味深いと同時に大きな雷災害をもたらすことから、雷災害対策上もその研究の重要性が指摘されています。また、雷放電は自然界の高電圧かつパルス電力であることから、その地域性を生かして雷雲の電荷量や雷放電の進展過程（図参照）等の雷の特性を観測・評価しています。また、雷災害対策への応用に向け、落雷による建造物への雷電流の影響の研究も行っています。