2017 Fiscal Year Research-status Report
Integrated numerical experiment of runaway electron mitigationi by massive impurity injection
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17K14904
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
松山 顕之 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, 主任研究員(定常) (90581075)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 逃走電子 / トカマク / ディスラプション / MHD / 輻射 / シミュレーション / 構造保存 / シンクロトロン放射 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大電流トカマクのディスラプションで観測される逃走電子の発生に関し、電子分布関数のモンテカルロ計算を核とする統合シミュレーションを構築する。（１）空間０次元運動量空間２次元のディスラプションモデルを考え、一次電子および二次電子発生率に低Ｚおよび希ガス不純物が与える影響を評価し、理論式などとの比較を通じ、定量的な知見を得た。（２）不純物による制動輻射および線輻射損失のコードを整備し、フォッカープランクコードと組み合わせることでディスラプションの熱クエンチ時における電子テールの逃走電子への変換率を調べ、正味の逃走電子の発生量が不純物のデポジションの時定数に強く依存することを明らかにした。（３）（１）と（２）で整備した逃走電子発生率及び不純物放射のモデルを非線形ＭＨＤシミュレーションに組み込み、熱クエンチ時のＭＨＤ、電子テールの逃走電子への変換、アバランチによる逃走電子プラトー形成までの過程を自己無撞着に扱うシミュレーションを実現した。（４）トカマク磁場中の高エネルギー電子の軌道を解析するために相体積を保存し長時間積分においても誤差の蓄積のない構造保存型のアルゴリズムを考案するとともに、逃走電子のエネルギー減衰の解析に適用するために同手法をランダウリフシッツ方程式の高次精度数値解法の構築に応用した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
基盤コードである逃走電子分関数を解析するモンテカルロコードについて論文を投稿する予定であったが有限要素法や適合格子法を用いた手法の発展があったのでそれらの発展を取り込むため投稿を次年度に延期した。他方、３年目以降に実施する予定であったITERパラメータを用いた逃走電子発生の3次元非線形MHDシミュレーションが予定を前倒しして実現できたため、全体としては最終目的である統合数値実験の実現に向け順調に研究が進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
基盤コードである逃走電子分布関数のモンテカルロコードについては有限要素法および適合格子法を取り込んで手法を発展させ、引き続き計算技術に関する研究開発を行う。本研究で開発した非線形MHDシミュレーションを用い、ITERで想定される希ガス・重水素混合入射によるディスラプション緩和のパラメータサーベイを実施する。加えて、逃走電子減衰フェーズを扱うため、臨界安定付近の２次電子発生率のモデルを非線形MHDシミュレーションに導入する。これにより、新たに外部キンクモードによる放電終端の物理機構を調べることができる。
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| Causes of Carryover |
本研究の研究成果が国内で開催される国際学会の招待講演に採択されたため、研究成果のとりまとめに注力し、当初予定していた学会参加のための海外渡航を平成30年度に延期した。当初の計画より早期に非線形MHDシミュレーションが実現できたため、繰り越した物品費をデータ保管のためのストレージ等の購入に充てる。
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Research Products
(5 results)
