2012 Fiscal Year Annual Research Report
ＩＴＥＲプラズマにおけるディスラプション物理の総合的研究
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23246163
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
矢木 雅敏 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (70274537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内藤 裕志 山口大学, 理工学研究科, 教授 (10126881)
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| Project Period (FY) |
2011-05-31 – 2015-03-31
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| Keywords | ディスラプション / 逃走電子 / ITER / IFERC-CSC / ミチゲーション |
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| Research Abstract |
ITERを念頭においたディスラプション物理のシミュレーション研究として、ディスラプション時の非線形・過渡的なプラズマ挙動をシミュレーションできる統合コードの構築を進めている。ディスラプションフェイズ、逃走電子生成フェイズ、ポストディスラプションフェイズの各ステージにおけるプラズマの素過程を個別のコードで研究することで物理的理解を蓄積しつつ、MHDコードをもとにしたディスラプション統合シミュレーションに集約する。今年度は逃走電子生成フェイズの研究に注力し、以下の成果を得た。（１）誘導方程式によって熱クエンチ時の逃走電子発生過程をモデル化し、プラズマ電流および装置サイズに対して、ディスラプション時の逃走電子の密度やエネルギー分布を比較することで、近接衝突による増幅率の違いによって逃走電子エネルギー分布が単一エネルギー型から指数関数型に変化することを見出した。（２）ITERを想定した実形状のトカマク平衡における相対論的電子の軌道解析コードを開発することで、従来は拡散型の輸送モデルによって評価されてきた逃走電子の損失過程について、新たに３次元の軌道効果を考慮したシミュレーションが可能となった。これにより摂動磁場印加時や低次MHDモードの存在下における逃走電子損失率の定量的な理解に向けた研究の端緒を得た。
これらの成果に加え、ディスラプションフェイズに関しては、円柱プラズマに対して開発してきた簡約化MHDコードについて、１次元領域分割を２次元領域分割に拡張し、性能向上を確認するとともに、トロイダル配位でのシミュレーションに向けて自由境界MHD平衡コードとのインタフェースとトロイダル版のポアソンソルバーの開発を行い、数値解法の妥当性を検証した。
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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
逃走電子生成フェイズに関してはコード開発が予想以上に進み、結果も蓄積されつつある。一方、ディスラプションフェイズに関してはコードのトロイダル化は順調に進展はしているが、放射損失項を実装するまでには至っていない。ポストディスラプションフェイズに関してはまだ検討段階で具体的な成果を得るまでには至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
逃走電子生成フェイズの研究が予想以上に進展したこともあり、統合輸送コードとの連携研究を開始する予定である。具体的には磁場揺動による径方向拡散の単純化されたモデルを取り入れた3次元フォッカープランクコードTASK/FPにより電子速度分布関数の解析を行い、軌道解析コードとの比較を行う。またループ電圧の時間発展と組み合わせた解析を行い、モンテカルロコードとの比較を行う。ディスラプションフェイズの研究に関しては特定課題推進員を中心にシミュレーション研究を加速させる予定である。ポストディスラプションフェイズに関する研究では世界的な動向調査や具体的な研究計画の策定を行う予定である。
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