| 研究課題/領域番号 |
08408016
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
エネルギー学一般・原子力学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
戸田 三朗 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60005387)
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| 研究分担者 |
結城 和久 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90302182)
橋爪 秀利 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80198663)
石井 慶造 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00134065)
勝村 幸博 東北大学, 工学部, 助手 (70241544)
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| 研究期間 (年度) |
1996 – 1998
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| 研究課題ステータス |
完了 (1998年度)
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| 配分額 *注記 |
15,700千円 (直接経費: 15,700千円)
1998年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
1997年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
1996年度: 9,200千円 (直接経費: 9,200千円)
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| キーワード | 高負荷境界 / プラズマガン / 非平衡現象 / 複合環境場 / 数値解析 / SIMPLE法 / 複合境界場 |
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| 研究概要 |
核融合炉等の高粒子ビーム束下における超高負荷境界の非平衡熱現象を解明するため、以下、高熱流束発生装置としてプラズマ発生装置を用いた固体面へのプラズマ照射実験、プラズマジェットの数値解析、分子動力学を用いた固体面の溶融解析、クエンチ負荷を受ける高温超伝導体内の電磁解析を実施してきた。
プラズマ照射実験とプラズマジェットの数値解析
購入したプラズマ発生装置により、プラズマジェットを銅ブロックに照射し、銅ブロック内の温度分布さらにプラズマジェットから固体表面への熱負荷と作動流体との相関を明らかにした。本装置を用いることで最大約12MW/m^2の高熱負荷環境が実現可能であることを確認した。さらにプラズマ流と固体表面の相互作用を定性的に評価するため、トーチノズル内部を含めたプラズマ噴流の電磁流体・熱負荷解析コードを作成した。特にノズル内部のプラズマ生成過程のシミュレーションに成功し、プラズマの温度が約10000℃に達することを明らかにした。
分子動力学を適用した高負荷を受ける固体表面の溶融・蒸発現象の解明
高粒子・熱負荷を受け固体表面が溶融・蒸発する現象を厳密に評価するには、ミクロレベルすなわち分子・原子の運動を厳密に追跡する必要がある。本研究ではまずアルゴン固体壁に高エネルギーのヘリウム粒子を照射する場合の固体表面の溶融・蒸発過程を分子動力学法を用いて解析し、溶融蒸発時の分子速度分布を評価した。また蒸発蒸気による入射粒子の遮蔽効果を明らかにし、次いで核融合炉ダイバーター部に使用されるカーボンの蒸発潜熱を評価した。
クエンチ負荷を受ける高温超伝導体内の電磁解析
超伝導体におけるクエンチ時にはクエンチフロント周辺で過渡的な熱・電磁負荷が作用する。従来からの実績を踏まえて、高温超電導体における現象に対応できる電磁解析コードの解析を行いその評価に成功した。
これらの解析のほとんどは国際学会にて報告、公表された。
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