• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

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

Research Project

Project/Area Number 23760817
Research InstitutionJapan Atomic Energy Agency

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)

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
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。

  • Research Products

    (3 results)

All 2013

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Simulation Study of Large Power Handling in Divertor for Demo Reactor2013

    • Author(s)
      N.Asakura, K.Shimizu, K.Hoshino, K.Tobita, S. Tokunaga, T. Takizuka
    • Journal Title

      Nuclear Fusion

      Volume: 53 Pages: 123013

    • DOI

      10.1088/0029-5515/53/12/123013

    • Peer Reviewed
  • [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
  • [Presentation] Development of the backflow model for impurity exhaust in Monte-Carlo calculation2013

    • Author(s)
      K. Hoshino, K. Shimizu, H. Kawashima, T. Takizuka, T. Nakano, S. Ide
    • Organizer
      14th International Workshop on Plasma Edge Theory in Fusion Devices
    • Place of Presentation
      Cracow, Poland
    • Year and Date
      20130923-20130925

URL: 

Published: 2015-05-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi