Study on transient response of impurity ion transport induced by electron heating

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K03591
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: Idomura Yasuhiro 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 室長 (00354580)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ITER / ジャイロ運動論 / エクサスケール計算 / イオン温度勾配駆動乱流 / 捕捉電子モード乱流 / 水素同位体効果 / 不純物輸送 / LOC-SOC遷移

Outline of Final Research Achievements

In order to understand changes of transient plasma responses and confinement properties in various plasma heating conditions and plasma parameters, we extended the global full-f gyrokinetic code GT5D to a multi-ion species model, and enabled extreme scale numerical experiments on exascale supercomputers. We conducted numerical experiments of multi-ion species plasmas, and clarified mechanisms of impurity transport and hydrogen isotope effects in the ion temperature gradient driven (ITG) turbulence. In electron heating numerical experiments for the LOC-SOC transition in ohmic heating plasmas, we reproduced carbon impurity exhaust due to transition from the trapped electron mode (TEM) turbulence to the ITG turbulence during the LOC-SOC transition.

Free Research Field

核融合学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

核反応生成α粒子による自己加熱が支配的となるITERや将来の原型炉では中性粒子ビーム入射（NBI）による炉心への粒子補給、運動量入力、エネルギー入力を多用した直接的な炉心制御が困難であることから、プラズマ乱流を介した間接的な炉心制御が重要な課題となっている。本研究により様々なプラズマ加熱条件やプラズマパラメータにおける多種イオン系プラズマの複雑なプラズマ乱流輸送を解析する手法が確立した。また、不純物輸送や水素同位体効果といったITERの重要課題に関する物理機構の解明が進展し、間接的な炉心制御手法の開発に向けた理論的指針が得られた。