2022 Fiscal Year Annual Research Report
Rovibrationally resolved neutral transport codes for molecular hydrogen
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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 |
一昨年度までに水素分子の電子・振動・回転状態を区別した水素分子衝突輻射モデルおよび中性粒子輸送コードの開発を進め、コードの基本的な部分の構築を完了した。昨年度はこれをさらに進めて以下の整備・検証を行った。
(1) 核融合プラズマ中の水素分子との衝突に伴う電子と陽子のエネルギー損失率係数を、電子・振動・回転状態を区別した水素分子衝突放射モデルを整備して計算した。非接触プラズマのプラズマパラメータの元で、電子基底状態の振動・回転ポピュレーション分布を初期300 Kのボルツマン分布を与えて時間発展的に解いた。電子衝突による分子の振動・回転励起に由来する電子のエネルギー損失は、分子の解離を伴うトリプレット状態への励起に由来するエネルギー損失よりも１桁から２桁大きいことがわかった。
(2) 水素のコードを元に、重水素分子の電子・振動・回転状態を区別した重水素衝突輻射モデルを構築し、さらに重水素の中性粒子輸送コードの開発に着手した。重水素原子・分子のイオンとの弾性散乱、中性粒子同士の弾性散乱、電子衝突による分子の振動・回転励起、電子衝突による分子の解離、分子活性化再結合を組み込んだ。
(3) 水素および重水素の中性粒子輸送コードを、信州大学の主にガラス管から構成される高周波放電装置での水素プラズマおよび重水素プラズマに適用した。分光計測で得られた原子と分子の発光線強度を原子および分子の衝突輻射モデルで解析して原子と分子の密度および分子の振動温度・回転温度を算出した。中性粒子輸送コードの計算結果は原子・分子が壁面に衝突した際の扱いに敏感であり、実験結果を再現する条件について検討した。
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