2013 Fiscal Year Annual Research Report
統合ダイバータモデルによる非接触ダイバータプラズマの制御研究
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23760817
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
星野 一生 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 六カ所核融合研究所, 研究員 (50513222)
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| Keywords | 核融合プラズマ / ダイバータ / 非接触ダイバータプラズマ / 統合ダイバータシミュレーション / 核融合原型炉 |
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| Research Abstract |
核融合炉における熱・粒子制御に対して非常に重要となる非接触ダイバータプラズマの物理機構解明とダイバータ熱制御手法確立のために、統合ダイバータコードSONICの改良、欧州のSOLPSコードとのベンチマーク、核融合原型炉を対象とした熱制御シミュレーションを実施した。（１）SONICコードにおいて、プライベート領域端境界条件及び輸送モデルの改良、不純物の電離により生成された電子による輸送への寄与、等のモデル改良を行った結果、高炉心密度に伴うダイバータ粒子束の低減がより顕著に起こるようになった。（２）SONICコードとSOLPSコードのベンチマークを実施した。SONICコードで得られたダイバータ粒子束の減少傾向は実験データと定性的に一致する結果が得られた。一方、SOLPSコードでは、電子温度は実験と同程度の10eV以上でありながら非接触化が始まっており、体積再結合以外の粒子束低減機構が重要であることがわかった。（３）原型炉パラメータを用いたシミュレーション解析を行った。核融合出力３GWの場合、炉心から排出される熱(500MW)の92％をAr不純物により放射させることで、部分非接触ダイバータプラズマが得られた。しかし、不純物放射の寄与が大きく、ダイバータ総熱負荷はダイバータ除熱性能を上回る16MW/m2であった。伸長ダイバータや低核融合出力の効果について解析を行い、それぞれ完全非接触ダイバータプラズマの解が得られた。しかし、前者については、プラズマ及び不純物放射による熱負荷は大幅に低減できたものの、イオン粒子束及び中性粒子による熱負荷が大きく、総熱負荷の低減は11.5MW/m2に留まった。これはダイバータの伸長に伴い、受熱面積が減少したためと考えられる。一方、後者の場合、総熱負荷を6MW/m2にまで低減することができ、ダイバータ成立の方向性を示すことができた。
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Research Products
(3 results)
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[Presentation] Divertor study on Demo reactor2013
Author(s)
K. Hoshino, N. Asakura, K. Shimizu, S. Tokunaga, T. Takizuka, Y. Someya, M. Nakamura, H. Utoh, Y. Sakamoto, K. Tobita
Organizer
23rd International Toki Conference on Large-scale Simulation and Fusion Science
Place of Presentation
Toki, Japan
Year and Date
20131118-20131121
Invited
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