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核融合プラズマにおけるアルヴェン固有モードの中性子放出スペクトルへの影響

Research Project

Project/Area Number 18J12685
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nuclear fusion studies
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

杉山 翔太  九州大学, 工学研究院, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords核融合プラズマ / イオン速度分布関数 / 中性子放出スペクトル / アルヴェン固有モード
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、アルヴェン固有モードがイオン速度分布関数、核融合反応率係数、及び核融合反応生成中性子の放出スペクトルに及ぼす影響を明らかにすることである。
昨年度は、ITER級重水素-三重水素プラズマを想定した数値解析を行い、アルヴェン固有モードが不安定化された場合に、燃料イオン分布関数と中性子放出スペクトルが磁力線と同方向及び逆方向に、それぞれマクスウェル分布、ガウス分布から歪み得ることを示した。このことを検証する実験を検討するためには、解析モデルの改良及び妥当性の検証を行う必要がある。そこで本年度の課題を、実験結果との比較による中性子スペクトル解析モデルの妥当性の検証、及びクーロン散乱によるイオンの速度変化を記述するモンテカルロオペレータの開発としていた。
中性子スペクトル解析モデルの妥当性の検証のために、中性子放出の非等方性を観測する実験を行うことを考えた。異なる位置に設置した較正された中性子計測器が、異なる中性子発生率を示した場合、イオン分布関数のマクスウェル分布からの変化に起因する中性子放出の非等方性が存在していることになる。大型ヘリカル装置において重水素プラズマ中に中性粒子ビーム入射を行い、二箇所の位置の中性子発生率の比が計測された。中性粒子ビームの入射方向が磁力線に対して平行方向の場合と、垂直方向の場合とで、この比の異なる値が観測された。本研究で開発した解析モデルを用いて、この比の中性粒子ビーム入射方向依存性の定性的な傾向を再現し、解析モデルの妥当性を部分的に確認した。
モンテカルロ衝突オペレータは、フォッカープランク衝突項のモーメントの定式化を終え、実用のためには数値計算方法の検討が必要な段階であり、今後取り組む予定である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Prediction of Neutron Emission Anisotropy for Validation of an Analysis Model for Neutron Spectra in Beam-Injected LHD Deuterium Plasmas2019

    • Author(s)
      SUGIYAMA Shota、MATSUURA Hideaki、GOTO Takuya、NISHITANI Takeo、ISOBE Mitsutaka、OGAWA Kunihiro
    • Journal Title

      Plasma and Fusion Research

      Volume: 14 Issue: 0 Pages: 3403123-3403123

    • DOI

      10.1585/pfr.14.3403123

    • NAID

      130007688041

    • ISSN
      1880-6821
    • Year and Date
      2019-07-11
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Distortion of fuel-ion distribution functions by Alfven eigenmodes in a tokamak DT plasma2018

    • Author(s)
      S. Sugiyama、H. Matsuura、K. Ogawa
    • Journal Title

      Plasma Physics and Controlled Fusion

      Volume: 60 Issue: 10 Pages: 105003-105003

    • DOI

      10.1088/1361-6587/aad76d

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modification of neutron emission spectrum by Alfven eigenmodes in a deuterium-tritium plasma2018

    • Author(s)
      Shota Sugiyama、Hideaki Matsuura
    • Journal Title

      Fusion Engineering and Design

      Volume: 印刷中 Pages: 320-324

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2018.12.055

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Observation of neutron emission anisotropy by neutron activation measurement in beam-injected LHD deuterium plasmas2019

    • Author(s)
      Shota Sugiyama
    • Organizer
      The 16th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems - Theory of Plasma Instabilities
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] NBI加熱重水素プラズマにおける中性子放出の非等方性への非線形クーロン衝突効果の検討2019

    • Author(s)
      杉山翔太
    • Organizer
      第36回プラズマ・核融合学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Modification of neutron emission spectrum by Alfven eigenmodes in a deuterium-tritium plasma2018

    • Author(s)
      Shota Sugiyama
    • Organizer
      30th Symposium on Fusion Technology
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Prediction of Neutron Emission Anisotropy for Validation of an Analysis Model for Neutron Spectra in Beam-Injected LHD Deuterium Plasmas2018

    • Author(s)
      Shota Sugiyama
    • Organizer
      The 27th International Toki Conference on Plasma Fusion Research and The 13th Asia Pacific Plasma Theory Conference
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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