2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of control scenario concept for DEMO burning plasma based on evaluation of plasma operation margin
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15K06660
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
坂本 宜照 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 核融合炉システム研究開発部, グループリーダー(定常) (30354583)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 核融合原型炉 / 過渡応答特性 / 燃焼制御シナリオ / 運転裕度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高い自律性を持つ原型炉プラズマの物理パラメーターのデータベースの構築とともに、基本運転シナリオのプラズマ過渡応答特性解析に基づいて、運転裕度評価、燃焼制御シナリオの構築を目指した。
過年度までに原型炉プラズマ物理パラメーターのデータベースと1.5次元非定常輸送解析に基づく基本運転シナリオの構築、プラズマ過渡応答特性解析を実施した。今年度は、プラズマ平衡制御シミュレーターMECSに３次元導体壁構造を考慮するように改良を行い、垂直位置安定性を確保しつつ高楕円度プラズマを立ち上げるシナリオを構築した。さらに、運転裕度を評価するため、線形理想MHD安定性解析コードMARG2Dを用いたベータ限界への導体壁効果を評価した。
高楕円度プラズマの立ち上げシナリオの構築では、計算メッシュと３次元渦電流固有モードの時定数と相互インダクタンスを３次元渦電流解析により評価し、それをMECSに適用することで３次元導体構造物構造の影響を考慮できるようにした。さらに、昨年度までに実施した1.5次元非定常輸送解析コード(TOPICS)を用いて評価したプラズマパラメータの時間発展を用いた上で、高楕円度プラズマ配位を安定に立ち上げるシナリオを構築することに成功した。運転裕度評価については、昨年度までに構築した分布データベースに対して、ベータ限界に対する導体壁効果を解析するとともに、ベータ限界の導体壁位置に対する依存性を明らかにした。さらに、今年度に実施したベータ限界評価と昨年度に実施したプラズマ過渡応答特性を組み合わせることで運転裕度を評価した。
本研究成果は、複雑なパラメータ連関を持つ高自律性燃焼プラズマにおける運転裕度を定量的に評価する手法を初めて構築した意義があり、本成果の一部はIAEA主催の核融合エネルギー会議で口頭発表を行うとともに、Nuclear Fusion誌に投稿予定である。
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[Presentation] Progress of Plasma Scenario Modeling for JA DEMO2019
Author(s)
Yoshiteru Sakamoto, Nobuhiko Hayashi, Shinsuke Tokunaga, Nobuyuki Aiba, Akinobu Matsuyama, Nobuyuki Asakura, Ryoji Hiwatari, Hiroyasu Utoh, Youji Someya, Yuki Homma, Yuya Miyoshi, Kenji Tobita and the Joint Special Design Team for Fusion DEMO
Organizer
The 14th International Symposium on Fusion Nuclear Technology (ISFNT-14)
Int'l Joint Research
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