2019 Fiscal Year Research-status Report
非接触プラズマ中性粒子輸送解明のための対向壁水素リサイクルモデリング構築
| Project/Area Number |
19K03800
|
|---|
| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
|---|
Principal Investigator |
中村 浩章 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (30311210)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤田 圭司 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (40262688)
齋藤 誠紀 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (40725024)
田村 祐一 甲南大学, 知能情報学部, 教授 (50311212)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 中性原子分子 / 衝突輻射モデル / 分子動力学法 / 水素原子 / 水素分子 / 回転状態 / 振動状態 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
以下の3つのコードを組み合わせることで、任意な地点での水素分子の振動回転準位ごとの占有密度(ポピュレーション)を求められるようにした。(1)衝突輻射モデルを含む中性粒子輸送(NT-CR)コード：水素原子・分子の挙動解析を行う。(2)プラズマEMC3-EIRENE コード：プラズマの密度・温度を求める。(3)分子動力学(MD)：ダイバータ板から発生する水素原子・分子の挙動解析を行う。
これらのコードの特長は以下である。(i)NT-CRコードでは、非接触プラズマの形成で中心的な役割をする分子活性化再結合(MAR)にかかわる反応として、従来のコードでは扱われていない水素分子の振動回転準位まで含めた反応が組み込まれている。(ii)ダイバータ板をMDで扱うことで、発生する水素分子の振動回転準位まで与えることができるようになった。これまでの中性粒子輸送では、ダイバータ板は二体衝突近似や現象論的な取り扱いをされることが多いが、それらでは発生する水素分子の振動回転準位を与えることは原理的に不可能であった。本研究では、MDを用いることでその問題を克服できるようになった。
これらの手法を用い、あるLHDのプラズマ条件でのトロイダル１ピッチ分(３次元)について水素分布を求めた。ダイバータ板はアモルファス炭素:ダイバータ板に近い地点での水素分子の回転準位(J)依存性を振動準位(v=0,1,2)について得られ、これらがボルツマン分布に従うことが確認された。この性質は、LHDの“ある視線”での、水素分子Fulcher-α帯の発光分光測定実験から見積もられた占有密度に確認できた。つまり、間接的であるが実験との比較を行うことができた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
中性粒子輸送コード・分子動力学法・プラズマ解析の3つのコードを組み合わせることに成功できた。ほぼ当初の予定通りに研究を進めることができている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
壁材料として炭素については分子動力学法で、発生する水素原子・分子の運動状態を得ることができるようになった。今後はタングステンについても同様に水素原子・分子の発生量などを分子動力学で調べ、得られた値を中性粒子輸送コードにつなぐことを目指していきたい。
|
| Causes of Carryover |
後半に予定していた学会での発表・研究打ち合わせが新型コロナのために中止になりました。そのために、旅費が使えなくなったために次年度使用額が生じました。今年度も、同様に学会・打ち合わせなどの出張が少なくなる可能性があるため、兼ねてより後回しになっていた計算ソフト・周辺機器などの購入に割り当てたい。
|
