| Project/Area Number |
23K22473
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| Project/Area Number (Other) |
22H01202 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
藤田 隆明 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70354602)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 敦 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50396793)
星野 一生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (50513222)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
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| Keywords | 境界層プラズマ / ダイバータ配位 / プラズマ流 / 不純物イオン流速 / トロイダルドリフト / 不純物輸送 / 熱力 |
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| Outline of Research at the Start |
内部コイルを用いてダイバータ配位の環状プラズマを生成し、その境界層におけるプラズマ流や不純物イオンの流速などを詳細に計測する。三角形度などプラズマ断面形状を様々に変えた実験を実施し、ダイバータプラズマシミュレーションコードの結果と比較する。これにより、プラズマ流に対するイオンドリフトの効果を明らかにするとともに実験的な裏付けのある不純物輸送モデルを提案する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、プラズマ内部コイルを用いた装置によりダイバータ配位の環状プラズマを生成し、その境界層におけるプラズマ流や不純物イオンの流速などを詳細に計測してダイバータプラズマシミュレーションコードの結果と比較する。プラズマ流に対するイオンドリフトの効果を明らかにするとともに実験的な裏付けのある不純物輸送モデルを提案することを目的とする。2022年度には、主要機器である分割可能なトロイダル磁場コイルの設計・製作を進めた。鍵となる導体接続部の構造を考案し、小型の5ターンコイルを試作して同構造の妥当性や問題点を確認した。その結果に基づいて実機コイル（56ターン）の導体の仕様を決定し、接続部を含む大部分の導体の製作を終了した。円柱状導体を樹脂含浸によりステンレス管内に固定するコイル中心部の構造を検討した。プラズマ内部コイルの概念設計を行い、それに基づいて使用する直流電源を選定し購入した。
不純物イオンの輸送解析のためにイオン価数分布の評価が必要となるため、ヘリウムを対象として衝突輻射モデルに基づいて線放射強度の分光計測から価数分布を評価する手法を開発し、直線型実験装置NUMBERのプラズマに適用して検証を行なった。
プラズマ流計測に用いる予定の30チャンネル（空間分解能2mm）のマッハプローブを支持しプラズマ中に挿入するための構造物を設計・製作した。また、同マッハプローブの試験の準備として、シングルチャンネルのマッハプローブを用いてNUMBERのプラズマ流を計測した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2022年度は、トロイダル磁場コイルを構成する全ての部品を製作することを主目標とした。大部分の導体の製作を終了したが、コイル中心部など一部の製作が終了していない。トロイダル磁場コイルの導体は、円柱状あるいは角柱状の既製品の銅棒に、切削、曲げ、穴あけ加工を施して製作する。コスト合理化のため極力切削加工は少なくして曲げ加工でほとんどの形状を得る方針としている。加工業者との打ち合わせにより、想定した曲げ加工方法では加工できない部分があることや寸法精度の確認が必要であることが判明し、設計の変更や精度の確認に日数を要したため、導体の一部が年度内に納入できない事態となった。そのため、予定していたトロイダル磁場コイル中心部の製作も次年度に先送りとせざるを得なくなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
残りのトロイダル磁場コイル（TFコイル）導体は2023年4月に納入された。TFコイル中心部、コイル支持構造物、コイル架台を製作し、コイル全体の組み立てを行う。コンデンサバンク電源を整備し、年度内に定格電流（1.4 kA）での通電試験を行う。プラズマ内部コイルをはじめとする真空容器内コイル、各機器の支持のベースとなる真空容器底面フランジ、真空容器内機器を支持するための構造物を設計・製作する。以上の機器の製作後、全体を組み立て、全コイルについて大気での通電試験を行う。
プラズマ流計測に用いる30チャンネルのマッハプローブの信号取り出し線、計測回路などを整備し、改造前のTOKASTAR-2装置あるいは直線型プラズマ実験装置（NUMBER）においてプラズマ流の計測を行う。改造前のTOKASTAR-2装置あるいはNUMBERのプラズマへアルゴンを入射し、アルゴン原子・イオンからの線スペクトルを計測する。その結果に基づき、改造後のTOKASTAR-2装置におけるアルゴン原子・イオンの計測のための光学系の検討および設計を行う。
ダイバータプラズマシミュレーションについては、壁形状、磁場平衡データに基づきモデル体系を構築し、典型的なパラメータで予備解析を実施する。
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