2019 Fiscal Year Research-status Report
水素分子の電子・振動・回転状態を区別した中性粒子輸送コードの構築とその検証
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18K03581
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
澤田 圭司 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (40262688)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 水素分子 / 振動状態 / 回転状態 / 衝突輻射モデル / 中性粒子輸送コード / 非接触プラズマ / 分子活性化再結合 / 高周波プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子・振動・回転状態を区別した水素分子衝突輻射モデルにより算出したプラズマ中の各種反応速度係数を組み込んだ中性粒子輸送コードを整備し、LHDプラズマおよび信州大学高周波プラズマに適用した。
LHDの計算では、従来１辺4cmの立方体に近い形状のメッシュを１辺1cmに修正しダイバータ部やダイバータレッグ部の電子温度・密度のデータを精密に与えることができるようにした。ダイバータ板に流れ込むイオンの中性化による中性水素原子・分子のプラズマへの放出については、原子と分子の放出粒子数の比、分子の振動・回転状態を与える分子動力学法計算のコード整備が進められている。この計算結果(S. Saito, H. Nakamura, K. Sawada et al., Contrib. Plasm. Phys., e201900152, 2020)を我々の中性粒子輸送コードに組み込んだ。これらの改善を行い、LHDプラズマのすべての位置の分子の振動・回転密度分布を計算した(Keiji Sawada et al., Contrib. Plasm. Phys., e201900153, 2020)。
信州大学高周波プラズマの中性粒子輸送コード計算では、分光計測で得られる水素原子バルマー系列発光線強度・水素分子Fulcher帯発光線強度を最も再現するガラス壁、ステンレス壁での水素リサイクリングモデル（原子および分子の壁での反射モデル）を多数の試行計算により調べた。
上記の計算は電離プラズマを対象としたが、整備したコードは非接触プラズマにも適用可能である。本格的なダイバータプラズマ計算に先立ち、再結合プラズマの電子温度・密度をもつ１次元プラズマについて計算を行い、水素分子の振動・回転密度分布を算出し、分子活性化再結合の速度係数や分子との振動・回転励起衝突にともなう電子・プロトンのエネルギー損失係数を評価した。
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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
上に記したように、申請書にそっておおむね順調に進展している。
壁での原子・分子放出の情報を与える分子動力学計算とのカップリングも進み、水素分子のプラズマ中の振動・回転密度分布の精密な計算が可能になった。現状では電離プラズマへの適用であるが、開発しているコードは分子の振動・回転状態の考慮が重要となる再結合ダイバータプラズマ解析の強力なツールになるはずである。当該年度は電子温度・密度を与えた１次元の再結合プラズマに中性粒子輸送コードを適用して振動・回転密度分布を計算し、分子活性化再結合の速度係数の評価や電子やプロトンの分子振動・回転励起衝突にともなうエネルギー損失係数の評価をおこなった。期待されるダイバータ再結合プラズマの解析にむけて順調にコード整備が進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
重水素プラズマの解析のためのコード整備を進めていく予定である。
まず重水素原子および電子・振動・回転状態を区別した重水素分子の衝突輻射モデルを整備して中性粒子輸送コードで必要となる各種反応の速度係数のテーブルを作成する。さらにこれを組み込んだ中性粒子輸送コードの整備を進める。信州大学高周波プラズマ装置で重水素放電を行い、分光計測結果と中性粒子輸送コードの計算結果を比較しながらコード整備を進めていく。
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Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Reaction processes of molecular activated recombination leading to detachment of divertor simulation plasma in GAMMA 10/PDX2019
Author(s)
A. Terakado, M. Sakamoto, N. Ezumi, K. Nojiri, T. Mikami, Y. Kinoshita, S. Togo, T. Iijima, K. Sawada, S. Kado, Y. Nakashima
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Journal Title
NUCLEAR MATERIALS AND ENERGY
Volume: 20
Pages: 100679
DOI
Peer Reviewed
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