2021 Fiscal Year Annual Research Report
Exploitation of helical plasma experiments for quantitative study of fast tokamak shutdown scenario
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21H01070
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
松山 顕之 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所研究所 核融合炉システム研究開発部, 主幹研究員 (90581075)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 隆一 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (10290917)
柴田 欣秀 岐阜工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (20633209)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 核融合プラズマ / ITER / ディスラプション / ペレット粉砕入射 / MHD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度は以下の課題を進めた。(1)ネオンペレット及び水素・ネオン混合ペレット溶発に関する中性ガス・プラズマ遮蔽モデルを構築した。(2)研究開始前に取得済みであったネオンペレット入射実験データの解析を進め、ネオンペレット溶発雲の磁力線方向膨張速度が水素ペレット溶発雲に比べて有意に遅く、(1)のモデル計算から予測される傾向に一致すること、及びLHDのNBI放電では高エネルギーイオンの影響が無視できないことを明らかにした。(3) LHDにおいて初めて水素・ネオン混合固体の入射実験を行い、入射・溶発直後の密度分布の計測により溶発後の密度分布のドリフト変位を同定することに成功した。ECHプラズマを活用することで(2)で問題となった高速イオンの影響を切り分けて溶発モデルとの比較を可能とした。(4) 溶発計測を補強するため、現象に対して十分な時間分解能を有する高速カメラを購入し、LHDでの整備を行った。(5) ITERディスラプション緩和について統合シミュレーションによる解析を進め、入射速度、破片サイズ等に対するディスラプション緩和特性の依存性を調べた。(6) JT-60Uネオンガスパフ実験の統合シミュレーションによる解析の準備を進めるとともに固体・ガス混合入射に関する素過程の理解を深めるため、マイクロメートル程度の微視的粒子の影響の検討に着手した。(7) ITER後の原型炉におけるディスラプション緩和の解析を進めるため、日欧の原型炉データを統合シミュレーションに実装し、コード間ベンチマークを進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
高パワーECH加熱、高速トムソン散乱計測、20バレルパイプガンなどの先進的設備により、LHDにおける水素・ネオン混合ペレット入射実験が想定以上に進展した。研究の基礎となる溶発モデルの論文が出版されるとともに、JT-60U、ITER、原型炉における統合シミュレーションも研究計画初年度において予定通りに前進した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度のLHD実験の結果を踏まえて引き続き2022年度にも実験提案を行う。ITERの統合シミュレーションに関する成果が蓄積されており、学術雑誌への論文投稿を行うとともに学会等において成果を発信する。ITER DT H-mode放電のような数10keVを超えるプラズマでの理論モデルの物理的妥当性の検討に着手する。
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