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核融合プラズマ中の不純物に働く熱力の数値モデリング

研究課題

研究課題/領域番号 13J04952
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 プラズマ科学
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

本間 裕貴  慶應義塾大学, 理工学部, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
1,030千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 30千円)
2014年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード核融合 / プラズマ / 不純物 / シミュレーション / 熱力 / 古典輸送 / 新古典輸送 / 温度遮蔽効果 / 核融合プラズマ / 不純物輸送 / 運動論的シミュレーションモデル / モンテカルロ二体衝突法 / 国際研究者交流 / フランス
研究実績の概要

平成26年度の研究活動では以下の成果があがった。1、磁場に対して垂直方向に働く熱力の計算モデルを、不純物の運動論的輸送シミュレーションコードIMPGYROに実装した。核融合プラズマ内の不純物に働く、熱力による輸送効果を今まで以上に正確に計算できるようになった。2、上記熱力モデルを更に拡張し、不純物の新古典輸送シミュレーションが可能になった。新古典輸送は熱力に起因するため、これまで運動論的に正確に再現することが難しかった。これは予定していた以上の研究進展であった。
本研究成果はその重要性が認められ、核融合研究コミュニティを代表する国際会議であるIAEA 25th Fusion Energy Conference (2014/Oct./13-18, Saint Petersburg, Russia)に採択された。(採択に当たっては日本国内選考委員会による査読有り。)
本年度をもって本研究課題「核融合プラズマ中の不純物に働く熱力の数値モデリング」が計画通り達成された。核融合プラズマ中の不純物が熱力によって輸送されるメカニズムを系統的に明らかにし、熱力を運動論的に正確にシミュレートできる数値モデル開発に成功した。加えて、新古典輸送モデル開発という期待以上の進展が得られた。
核融合炉の設計及び、安定・安全な定常運転実現のためには、燃料プラズマのみならず炉内不純物の輸送制御手法開発が非常に重要である。不純物の存在は核融合プラズマ性能や装置壁寿命に大きく影響するからである。本研究の新しい熱力モデルはこうした不純物に関する研究開発に非常に有用であり、正確で信頼性の高い不純物輸送シミュレーション実現の基盤として役立てることが出来る。今後更に研究を継続・発展させ、核融合エネルギー実現に大きく貢献していきたい。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Effects of background plasma characteristics on tungsten impurity transport in the SOL/divertor region using IMPGYRO code2015

    • 著者名/発表者名
      S. Yamoto, Y. Homma, K. Hoshino, Y. Sawada, X. Bonnin, D. Coster, R. Schneider, A. Hatayama
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials

      巻: 印刷中 ページ: 615-619

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2014.10.013

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Test Simulations of Temperature Screening Effect by using Kinetic Monte Carlo Model2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki HOMMA, Akiyoshi HATAYAMA, Yu SAWADA, Shohei YAMOTO
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 9 号: 0 ページ: 1403095-1403095

    • DOI

      10.1585/pfr.9.1403095

    • NAID

      130005089493

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Numerical modeling of the thermal force for the kinetic test-ion transport simulation based on the Fokker-Planck collision operator2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Homma, Akiyoshi Hatayama
    • 雑誌名

      Contributions to Plasma Physics

      巻: (印刷中)

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systematic Study of Tungsten Impurity Transport in Representative Regimes of Divertor Plasma2014

    • 著者名/発表者名
      S. Yamoto, K. Hoshino, M. Toma, Y. Homma, A. Hatayama, X. Bonnin, D. Coster, R. Schneider
    • 雑誌名

      Contributions to Plasma Physics

      巻: (印刷中)

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Kinetic modeling of neo-classical transport for high-Z impurities in fusion SOL/Divertor plasmas using Binary Collision Method (口頭発表)2015

    • 著者名/発表者名
      本間裕貴
    • 学会等名
      平成26年核融合科学研究所  理論共同研究「不純物を含めた周辺・炉心プラズマ統合モデリング」研究作業会
    • 発表場所
      核融合科学研究所 (岐阜県、土岐市)
    • 年月日
      2015-02-24 – 2015-02-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Kinetic modeling of classical and neo-classical transport for high-Z impurities in fusion SOL/Divertor plasmas using binary collision method (口頭発表)2015

    • 著者名/発表者名
      本間裕貴
    • 学会等名
      第20回NEXT研究会
    • 発表場所
      京都テルサ (京都府、京都市)
    • 年月日
      2015-01-13 – 2015-01-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Kinetic Modeling of Classical and Neo-Classical Transport for High-Z Impurities in Fusion SOL/Divertor Plasmas using Binary Collision Method (口頭発表)2014

    • 著者名/発表者名
      本間裕貴
    • 学会等名
      12th Burning Plasma Simulation Initiative (BPSI) Meeting
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス 応用力学研究所 (福岡県、春日市)
    • 年月日
      2014-12-11 – 2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Neoclassical transport modeling of temperature screening effect and inward pinch of high-Z impurities in tokamak devices2014

    • 著者名/発表者名
      本間裕貴、矢本昌平、井上春如、畑山明聖
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ (新潟県、新潟市)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Kinetic Modeling of Classical and Neo-Classical Transport for High-Z Impurities in Fusion SOL/Divertor Plasmas Using Binary Collision Method2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki HOMMA, Yu SAWADA, Shohei YAMOTO, Akiyoshi HATAYAMA
    • 学会等名
      25th IAEA Fusion Energy Conference (IAEA CN-221)
    • 発表場所
      Park Inn by Radisson Pribaltiyskaya Hotel (Saint Petersburg, Russian Federation)
    • 年月日
      2014-10-13 – 2014-10-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Numerical modeling of the thermal force for impurity transport in fusion plasmas2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Homma
    • 学会等名
      The 2^<nd> IFERC-CSC Review Meeting
    • 発表場所
      International Fusion Energy Research Center, 青森県六ヶ所村
    • 年月日
      2014-03-17
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 核融合プラズマ中の不純物輸送に関する熱力の数値モデリング2014

    • 著者名/発表者名
      本間裕貴
    • 学会等名
      平成25年度核融合科学研究所一般共同研究理論B「原型炉に向けた周辺・炉心プラズマ統合モデリングによるダイバータ熱・粒子制御研究」研究作業会
    • 発表場所
      核融合科学研究所, 岐阜県土岐市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] モンテカルロ二体衝突モデルを用いた新しい熱力モデルによる核融合プラズマ中のテスト不純物粒子輸送シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      本間裕貴、畑山明聖、澤田悠、矢本昌平
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第30回年会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス, 東京都
    • 年月日
      2013-12-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 3つの特徴的なダイバータプラズマ温度領域でのタングステン不純物輸送の系統的評価2013

    • 著者名/発表者名
      矢本昌平, 星野一生, 本間裕貴, 畑山明聖
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第30回年会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス, 東京都
    • 年月日
      2013-12-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Numerical modeling of the thermal force for the kinetic test-ion transport simulation based on the Fokker-Planck collision operator2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Homma, A. Hatayama
    • 学会等名
      14^<th> International Workshop on Plasma Edge Theory in Fusion Devices
    • 発表場所
      Dom Polonii, クラコフ、ポーランド
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Systematic Study of Tungsten Impurity Transport in Three Characteristic Regimes of Divertor Plasma2013

    • 著者名/発表者名
      S. Yamoto, K. Hoshino, M. Toma, Y. Homma, A. Hatayama, X. Bonnin, D. Coster, R. Schneider
    • 学会等名
      14^<th> International Workshop on Plasma Edge Theory in Fusion Devices
    • 発表場所
      Dom Polonii, クラコフ、ポーランド
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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