2006 Fiscal Year Annual Research Report
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16206093
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| Research Institution | JAPAN ATOMIC ENERGY AGENCY |
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Principal Investigator |
久保 博孝 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (40354584)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹永 秀信 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (60354601)
坂本 宜照 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究職 (30354583)
吉田 麻衣子 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 博士研究員 (20391261)
飯尾 俊二 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (90272723)
坂本 隆一 核融合科学研究所, 助手 (10290917)
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| Keywords | 核燃焼プラズマ / 自立性 / 制御性 / 燃焼制御 / 核燃焼模擬 / 核融合増倍率 / 燃焼密度制御 / ペレット入射装置 |
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| Research Abstract |
本研究課題では、核燃焼プラズマの"自律性"と"制御性"を明らかにし、核融合炉での燃焼制御に関する指針を得ることを目的としている。"自律性"に関しては、従来のDD中性子発生率に比例した加熱パワーで自己加熱を模擬するロジックを改良し、密度とイオン温度の実時間測定を用いてDT核融合反応係数の温度依存性を考慮した核燃焼模擬ロジックを開発した。外部加熱模擬パワー一定のもとで核融合増倍率の密度依存性を調べた結果、イオン温度10-20keVでのDT核融合反応係数の温度依存性を仮定した場合に、圧力分布の変化や閉じ込め特性の変化に起因した密度の2乗より強い依存性が観測された。イオン温度40-100keVでのDT核融合反応係数の温度依存性を仮定した場合には、圧力分布の変化や閉じ込め特性の変化に起因した強い密度依存性は観測されず、核融合増倍率は密度のほぼ2乗に比例した。このように、これまでの燃焼制御研究の主流であったシミュレーションのみでは予測が難しい圧力分布や閉じ込め特性の変化に起因した核融合増倍率の強い密度依存性を実験的に明らかにした。"制御性"に関しては、内部輸送障壁を有する負磁気シアプラズマにおいて外部加熱模擬パワーによる燃焼制御を適用した場合に観測された大きな加熱パワーの変動が、熱輸送特性の急激な変化を伴っている可能性を非定常輸送解析により示した。このことは、内部輸送障壁を有する負磁気シアプラズマでの制御の難しさを表している。工学的な課題に関しても、燃料密度制御のために必要なペレット入射装置の開発を進めた。スクリュー式ペレット生成器を従来のペレット入射装置に組み込み、重水素ペレットの330秒以上の連続生成に成功した。今後は、ITERでの本格的な燃焼制御実験に向けて、"強い自律性"のもとでの"能動的制御性"に関する研究をより体系的に推進することで燃焼制御手法確立への貢献が期待できる。
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