2012 Fiscal Year Annual Research Report
統合モデルによるトカマク炉心プラズマ動特性の解明とシミュレータの開発
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23360416
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
小関 隆久 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, 研究主席 (50354577)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 伸彦 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, 研究副主幹 (10354573)
濱松 清隆 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 (20354574)
本多 充 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, 研究員 (90455296)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 統合モデル / トカマク / 炉心プラズマ / シミュレータ / 熱粒子輸送 / 動特性 / MHD / ダイバータ |
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| Research Abstract |
本年度は、核融合炉心プラズマの物理モデルの開発とモデルの統合化を進めると共に、それを用いた物理検討を行なった。１）規格化圧力、安全係数最小値、周回電圧等、複数物理量の複合帰還制御コントローラを検討し、中性粒子ビームおよび電磁波からなる加熱・電流駆動制御機器モデルを統合コードのプラットフォームであるTOPICSコードに組み込み、上記コントローラと組み合わせて閉ループでの複合制御シミュレーション環境を構築した。２）トロイダル運動量発展と径電場のソルバをTOPICSへ実装し、JT-60U実験との比較によってソルバの有効性を検証した。さらにJT-60SAのHモード放電・ITERのハイブリッド放電の予測や、実験で観測されていたトロイダル回転の違いによるHモード閉じ込め性能の違いを定性的に説明できた。回転を含むMHDコー ドMINERVAと抵抗性壁モジュールRWMaCを 結合した。更に、TOPICSとの連携により、輸送及びMHDコードによる自己無撞着なRWM解析が可能となった。３）トカマク装置のドーム下での不純物輸送を効率良く計算する逆流モデルを構築し、これを統合コードに結合することで、プラズマと不純物との相互作用を高速に求めることを可能とした。アルゴン入射による放射冷却により、JT-60SAの周辺プラズマが低密度でも、ダイバータ熱負荷を低減できる事を明らかにした。また、炉心プラズマからのELMによる熱吐き出しについては、燃料ペレットのペデスタルへの進入を制御することにより、吐き出しが大きく低減出来る事を明らかにした。４）TAEモードに起因するアルファ粒子の異常輸送を模擬するフォッカープランク(FP)コードとTOPICSの統合コードを用いて、異常輸送が拡散型でも対流型であってもQ値の減少には下限が存在することをシミュレーションで示し、理論モデルでも証明した。
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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
当初計画した項目の大部分において進展が得られており、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に開発した物理モデル、コードの統合・整備を引き続き行うと共に、核融合炉心プラズマ開発に不可欠な課題に対して複数の物理モデルと整合性がある状態での物理機構解明を行なう。本年度は、１）コアプラズマ熱・粒子輸送及びプラズマ形状・分布制御の研究、２）プラズマ流輸送とMHD安定性の制御の研究、３）周辺プラズマとダイバータプラズマの結合及び熱・粒子制御の研究、等について開発したモデルにより物理解明に務める。クリティカルとなる課題が新たに判明した場合には、優先度を見直して柔軟に対応するものとする。
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