| 研究課題/領域番号 |
17H01367
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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 |
核融合学
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
上田 良夫 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30193816)
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| 研究分担者 |
菊池 祐介 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00433326)
帆足 英二 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40520698)
仲野 友英 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 先進プラズマ研究部, 上席研究員(定常) (50354593)
沖田 隆文 大阪大学, 工学研究科, 助教 (50772183)
古河 裕之 公益財団法人レーザー技術総合研究所, 理論・シミュレーションチーム, 研究員 (70222271)
伊庭野 健造 大阪大学, 工学研究科, 助教 (80647470)
Lee HeunTae 大阪大学, 工学研究科, 講師 (90643297)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
44,590千円 (直接経費: 34,300千円、間接経費: 10,290千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2017年度: 21,840千円 (直接経費: 16,800千円、間接経費: 5,040千円)
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| キーワード | プラズマ・壁相互作用 / 液体金属 / 強磁場 / 蒸気遮蔽効果 / タングステン / 高磁場 |
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| 研究成果の概要 |
磁場閉じ込め核融合炉環境を想定した強磁場下（最大5 T）でのWの溶融・凝固・粒子放出挙動を、ディラプション熱負荷を模擬できるレーザー照射を用いて研究し、表面保護層の効果、溶融時の粒子放出や損耗特性、及び溶融層挙動への強磁場影響を明らかにした。また、プラズマ照射下での蒸気遮蔽効果の信頼性の高いシミュレーションコードをPIC法をベースに開発し、ITERや原型炉でのW壁材料等への熱負荷低減効果や損耗の評価を行い、核融合装置の壁材料の寿命評価を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
磁場閉込め核融合装置のタングステン（W）壁は、プラズマ崩壊による高熱負荷を受けると表面が溶融し、粒子放出に伴う異常損耗、及び脆弱な凝固層の形成が起こる。この現象の正しい理解と、それに基づく許容熱負荷や材料寿命の評価は、核融合炉実現のために不可欠である。このためには高熱負荷で溶融した液体金属とプラズマの相互作用と、金属蒸気がプラズマを冷却して熱負荷を低減する蒸気遮蔽現象の理解が必要である。本研究では、強磁場中での基礎過程の解明を実験・シミュレーションの密接な連携のもとで進め、核融合炉(ITER等)におけるプラズマ対向材料の高熱負荷影響の評価を行い、核融合炉の実現に資する成果を得た。
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