Invesigation of dynamic characteristics of the detached divertor plasma by kinetic modeling

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K03794
• 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: Keio University
• Principal Investigator: Hoshino Kazuo 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (50513222)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 伸彦 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 先進プラズマ研究部, グループリーダー (10354573)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 核融合 / 非接触ダイバータプラズマ / 運動論的モデル / PICシミュレーション

Outline of Final Research Achievements

To understand the dynamic characteristics of the detached divertor plasmas in fusion reactors, an integrated model has been developed by coupling a particle-in-cell (PIC) model solving for the plasma transport with a 0-dimensional model solving for the time evolution of the space-averaged atomic and molecular density. The integrated model tentatively reproduced the detached divertor plasma. The time evolution of the divertor plasma after the high energy pulse injection and the energy loss due to the interaction with neutral particles were analysed. The basis of a simulation model was established to clarify the dynamic characteristics of the detached divertor plasma.

Free Research Field

核融合学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

核融合炉の実現に向けて、炉心から排出されダイバータに集中する膨大なエネルギー負荷の低減は重要課題の一つである。非接触ダイバータプラズマはこのようなエネルギー負荷の低減に最も有望と考えられている。本研究では、このような非接触ダイバータプラズマを解析するためのシミュレーション基盤として意義がある。
また、非平衡状態におけるプラズマと中性粒子の相互作用の解明にもつながるという点では、学術的な意義も大きい。