2023 Fiscal Year Research-status Report
Investigation of complex physics phenomena in partial detached divertor with coexisting thermal pulses and co-deposition layer
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21KK0048
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
梶田 信 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00455297)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 宏彦 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (60609981)
林 祐貴 核融合科学研究所, 研究部, 助教 (00823387)
皇甫 度均 筑波大学, 数理物質系, 助教 (00870908)
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| Project Period (FY) |
2021-10-07 – 2026-03-31
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| Keywords | アーキング / NTB / タングステン / ホットスポット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タングステン表面にナノテンドリルバンドル(NTBs)を形成した試料を作成しオランダのDIFFER研究所が所有する直線型装置UPPで照射実験を行った。ここで，NTBsは繊維状のナノ構造体の集合体であり，孤立して形成され，数十ミクロンまで成長する構造である。様々なタイプのNTBを有する試料を作製し，電界放出が著しくアーク点弧に有利なNTB先端部でのアーク自然点弧を調べた。その結果、アーク点弧よりも発光を伴うホットスポットの形成が多く観察され，アークは合計7試料中3試料で観察された。この結果から，シースの厚さがNTBのサイズと同等かそれよりも小さく，負バイアス電圧の条件下では，NTBは入射イオンによる集中加熱のために明るい発光を示し，ホットスポットの形成につながったと考えている。そして，水素プラズマ照射後のNTBは著しくアニールされており，NTBが選択的に加熱されホットスポットが形成されたことを示している。同時に，アーク痕が表面で観測されたが，NTB領域からは離れていた。これは，集中的な熱負荷がNTB先端を劣化させ，局所的な電界放出，ひいてはアーク点弧確率を低下させることを示唆した。
また，ダイバータシミュレータMagnum-PSIにおけるヘリウム-水素混合再結合プラズマの分光データから電子温度・電子密度を測定するために，機械学習を用いた線強度比法の検討を行った。複雑なスペクトル形状を持つ混合プラズマを解析するために，各ラインの強度を分離する代わりに、分光データを直接トレーニングに使用した。その結果，ヘリウムと水素の混合プラズマの可視発光から10％以下の誤差精度で温度と密度を推定することに成功し，機械学習アプローチがロバストでシンプルな解析手法を提供できることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2023年度は集中してオランダに渡航して集中して実験を行った。その結果を解析をし，成果をまとめるプロセスにあり順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度前半で学会発表や論文投稿を行うとともに，2024年度中にはこれまでの結果をベースに次の実験を計画し実施する予定である。
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| Causes of Carryover |
2022年度及びそれ以前の渡航計画がコロナの影響により変更になったことによるものである。
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[Presentation] Arc ignition and hot spot formation on tungsten with nano-tendril bundles under hydrogen plasma exposure2023
Author(s)
Dogyun Hwangbo, Shuangyuan Feng, Rongshi Zhang, Shin Kajita, MD Maria Cunha, Remco Timmer, Jordy Vernimmen, John Scholten, Hirohiko Tanaka, Yuki Hayashi, Thomas Morgan
Organizer
30th International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV)
Int'l Joint Research
