2022 Fiscal Year Research-status Report
Study of spontaneously reciprocal formation processes of radial transport and plasma rotation in plasmas with impurities
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22K03574
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
本多 充 京都大学, 工学研究科, 教授 (90455296)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本間 裕貴 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 核融合炉システム研究開発部, 主任研究員 (60836162)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 核融合理論・シミュレーション / 炭素不純物 / スーパーステージングモデル / ソースモデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
科研費にて購入したワークステーション上に数値計算プログラミング環境を整備し、本課題の中心となるTASK/TXコードの開発実行環境を構築した。
TASK/TXの不純物拡張は、既存のトカマク実験で主たる不純物種となる炭素を扱う前提で進めている。昨年度までのTASK/TXは不純物として完全電離の炭素イオンしか扱うことが出来ず、炭素は不純物主であるがゆえに壁などから中性粒子としてプラズマ内に混入してくる過程を模擬することができなかった。そこで、スーパーステージングモデルを用いて炭素を取り扱えるように改良した。スーパーステージングモデルでは、複数の価数状態の炭素を一つの粒子種として取り扱う事ができる。核融合プラズマは高温であるため、炭素は短時間で完全電離してしまう。そのため、0価から5価までの炭素を一つの粒子種として扱うこととした。スーパーステージされた炭素は方程式上は中性粒子として扱い、ソース・シンクモデルによってスーパーステージド炭素を供給している。
炭素はダイバータ標的版から叩き出される割合、ポンプで排気される割合など様々な物理的・化学的プロセスを0次元モデルとしてまとめ、ソース・シンク項としてTASK/TXに実装した。
任意係数による調整がまだ必要ではあるものの、長時間シミュレーションによって、炭素の輸送損失と外部からの供給が釣り合う定常状態に到達可能である事を示した。
本成果に基づき、第39回プラズマ・核融合学会年会にて口頭発表を行った。
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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
研究実施計画に記載の、初年度に達成すべき項目はほぼ達成されたため、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ソースモデルの各係数を再検討し、任意係数の要なく現実的な定常解に到達できるようにモデルの改良を行う。ある程度目処が付いた段階で、成果を論文にまとめて発表する。
本年度は電子サイクロトロン加熱による回転駆動について検討を行う予定であったが、来年度に取り組む予定であった中性粒子ビーム入射直後の回転変化についての検討を先に進める予定である。どちらも、加熱による回転の変化という観点で同種の問題であり、その前後は課題全体の推進方策に影響しない。
また、TASK/TX全体の数値的安定性向上に向けた数値計算コードの改良も随時行っていく。
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| Causes of Carryover |
研究打合せに掛かる費用が別予算での支出となったこと、モニタを別予算で購入したこと、ソフトウェアの令和4年度における購入を見送ったことが、次年度使用額が生じた主たる要因となる。円安と燃油高のために海外出張旅費が当初計上額では全く賄えないため、次年度使用額を合算して学会発表のための出張旅費に充てる計画である。
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