2021 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 |
前年度から継続して、下記の項目の整備を進めた。
(1) 水素分子の振動・回転状態を区別した中性粒子輸送コードの開発を進めた。これまでの信州大学RF放電装置および大型ヘリカル装置(LHD) のコードに加えてトカマク型ＤＥＭＯのコードを作成した。RF放電装置とLHDのコードでは電離プラズマを対象としていたが、DEMOのコードではプロトンの3体再結合や分子活性化再結合にともなう粒子生成を組み込み、再結合プラズマを扱えるようにした。
(2)信州大学RF放電装置を用いたコードの検証を継続した。実験で得られる原子・分子スペクトルと計算結果の比較を行い、特に容器壁面での中性粒子の反射の扱いについて調べた。放電装置はガラス管とステンレス部で構成されているが、コード検証のため、ガラス管部の影響が小さくなるように装置を改造した。また、信州大学RF放電装置のコードをベースに、重水素プラズマの中性粒子輸送コードの整備を進めた。
(3) 中性粒子輸送コードへの中性粒子同士の弾性散乱の組み込みでは、前年度までに粒子追跡時の背景となる中性粒子の密度分布や速度分布を計算する収束計算の技術を確立した。 R3年度は水素プラズマおよびヘリウムプラズマについて弾性散乱断面積を調査し、より精密なデータを組み込んだ。
(4)ダイバータ物理の理解のため、１次元の中性粒子輸送コードの整備を継続した。ダイバータプラズマの電子温度・密度等の荷電粒子の情報を中性粒子輸送コードに与えることを目指して荷電粒子のPICコードの開発を進めた。荷電粒子間のクーロン散乱も組み込み、電子とプロトンの温度緩和の計算結果が得られた。
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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
本研究の大きな目標は、(a) 申請者が開発している中性粒子輸送コードに振動・回転状態を区別した水素分子衝突輻射モデルを組み込み、プラズマ中の水素分子密度を振動・回転状態を区別して算出できるようにし、さらに分子の振動・回転励起にともなうプラズマ中の電子や陽子のエネルギー損失が計算できるようにすること、(b)申請者のRF放電装置のプラズマにコードを適用してその検証を行うこと、である。(a)についてはほぼ達成しており、(b)を継続してすすめているところである。全体としておおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
重水素プラズマのための重水素分子衝突輻射モデルを整備して中性粒子輸送コードに組み込む予定である。重水素分子の各種反応速度係数の調査を継続し、より信頼性の高いデータを組み込む。またコードの検証として信州大学RF放電装置で重水素放電を行い、水素原子・水素分子の発光線が計算で再現できるかどうかを調べる。水素および重水素の中性粒子輸送コードをそれぞれ非接触ダイバータプラズマの条件で動かし、両者の違いを調べる。
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[Journal Article] Influence of Nitrogen Ratio on Plasma Detachment during Combined Seeding with Hydrogen on Divertor Simulation Experiment of GAMMA 10/PDX2021
Author(s)
Hiroki Gamo, Naomichi Ezumi, Tsukasa Sugiyama, Kunpei Nojiri, Ayane Kondo, Mafumi Hirata, Junko Kohagura, Masayuki Yoshikawa, Yousuke Nakashima, Dogyun Hwangbo, Mizuki Sakamoto, Renato Perillo, Tatsuya Kuwabara, Hirohiko Tanaka, Noriyasu Ohno, Keiji Sawada, Akira Tonegawa, Suguru Masuzaki
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Journal Title
Plasma and Fusion Research
Volume: 16
Pages: 2402041
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] GAMMA 10/PDXダイバータ模擬実験における水素ガスと窒素及びネオンガスとの重畳入射が非接触プラズマ形成へ 及ぼす影響2021
Author(s)
蒲生宙樹, 江角直道, 杉山吏作, 近藤綾音, 重松直希, 瀬戸拓実, 東郷訓, 平田真史, 小波蔵純子, 吉川正志, 皇甫度均, 中嶋洋輔, 坂本瑞樹, R. Perillo, 桑原竜弥, 田中宏彦, 大野哲靖, 澤田圭司, 利根川昭, 増崎貴
Organizer
第38回プラズマ・核融合学会年会
