Impact of ion heating such as alpha particle channeling on fusion reactor design space

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K07002
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Nuclear fusion studies
• Research Institution: Tohoku University (2020); National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (2017-2019)
• Principal Investigator: Tobita Kenji 東北大学, 工学研究科, 教授 (50354569)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 宏幸 東北大学, 工学研究科, 助教 (30768982)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 核融合炉 / システム設計 / アルファ粒子 / イオン加熱 / チャネリング

Outline of Final Research Achievements

In the plasma condition with ion temperature higher than electron temperature, which could be realized as a result of alpha channeling, the operation space (plasma temperature and density space) and the design space (plasma major radius and minor radius space) of fusion reactor were investigated on the basis of fusion reactor system analysis. It was concluded that, in such a higher ion temperature condition, the design space is expanded, especially in a compact reactor regime, as a result of reduced plasma requirements such as energy confinement time.

Free Research Field

核融合学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の目的は、将来的に構想しうる核融合技術を核融合炉設計の立場からバックキャストしてその開発の価値を再定義することにある。アルファ粒子のチャネリングは、プラズマ制御概念としては黎明段階に留まっているが、この技術が発展してプラズマ制御に活用できるようになればこれまでにないコンパクトで魅力的な核融合炉を構想しうることを示したもので、核融合エネルギーの将来的潜在力を示す成果といえる。