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アルファ粒子のチャネリングによる炉心プラズマ要求緩和と核融合炉設計空間の拡大

研究課題

研究課題/領域番号 17K07002
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 核融合学
研究機関東北大学 (2020)
国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (2017-2019)

研究代表者

飛田 健次  東北大学, 工学研究科, 教授 (50354569)

研究分担者 高橋 宏幸  東北大学, 工学研究科, 助教 (30768982)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード核融合炉 / システム設計 / アルファ粒子 / イオン加熱 / チャネリング / イオン温度 / 電子加熱 / 電子温度
研究成果の概要

アルファ粒子のチャネリングの利用によりイオン温度が電子温度より高くなるプラズマ条件に対して、核融合炉の運転空間(温度―密度空間)および設計空間(プラズマ大半径―小半径空間)への影響を核融合炉システム解析により分析した。このような高イオン温度条件では、プラズマ閉じ込め改善度などの炉心プラズマに対する設計要求が緩和される結果、コンパクトな核融合炉が成立しやすくなり設計領域が拡大することを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の目的は、将来的に構想しうる核融合技術を核融合炉設計の立場からバックキャストしてその開発の価値を再定義することにある。アルファ粒子のチャネリングは、プラズマ制御概念としては黎明段階に留まっているが、この技術が発展してプラズマ制御に活用できるようになればこれまでにないコンパクトで魅力的な核融合炉を構想しうることを示したもので、核融合エネルギーの将来的潜在力を示す成果といえる。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020 2019 2018

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) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Japan’s efforts to develop the concept of JA DEMO during the past decade2019

    • 著者名/発表者名
      K. Tobita, R. Hiwatari, Y. Sakamoto, Y. Someya, N. Asakura, H. Utoh, Y. Miyoshi, S. Tokunaga, Y. Honma, S. Kakudate, N. Nakajima, The Joint Special Design Team for Fusion DEMO
    • 雑誌名

      Fusion Science and Technology

      巻: 印刷中 号: 5 ページ: 372-383

    • DOI

      10.1080/15361055.2019.1600931

    • NAID

      120006712769

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Conceptual design of Japan’s fusion DEMO reactor (JA DEMO) and superconducting coil issues2019

    • 著者名/発表者名
      Tobita K.、Utoh H.、Hiwatari R.、Miyoshi Y.、Tokunaga S.、Sakamoto Y.、Someya Y.、Asakura N.、Homma Y.、Nakajima N.、The Joint Special Design Team for Fusion DEMO
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1293 号: 1 ページ: 012078-012078

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1293/1/012078

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conceptual design of Japan’s fusion DEMO reactor (JA DEMO) and superconducting coil issues2019

    • 著者名/発表者名
      K. Tobita, H. Utoh, R. Hiwatari, Y. Miyoshi, S. Tokunaga, Y. Sakamto, Y. Someya, N. Asakura, Y. Homma, N. Nakajima, The Joint Special Design Team for Fusion DEMO
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 掲載決定

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Overview of the DEMO conceptual design activity in Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Tobita Kenji、Hiwatari Ryoji、Utoh Hiroyasu、Miyoshi Yuya、Asakura Nobuyuki、Sakamoto Yoshiteru、Someya Youji、Homma Yuki、Nakamura Makoto、Hoshino Kazuo、Tanigawa Hiroyasu、Nakamichi Masaru、Tokunaga Shinsuke、Kudo Hironobu、Nishimura Arata
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 136 ページ: 1024-1031

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2018.04.059

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 原型炉における電子サイクロトロン電流駆動効率の入射パワー依存性2021

    • 著者名/発表者名
      清野智大、高橋幸宏、福山淳、岡本敦、北島純男、飛田健次
    • 学会等名
      日本物理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 核融合原型炉における電子サイクロトロン波電流駆動の効率改善に向けた研究2020

    • 著者名/発表者名
      清野智大、飛田健次、高橋宏幸、福山淳、長﨑百伸、出射浩、坂本宜照、P. Boonyarittipong、坂田裕紀、草開薫、M.N. Winarto、吉村渓 冴、岡本敦、北島純男
    • 学会等名
      第13回核融合エネルギー連合講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 核融合原型炉における電子サイクロトロン波電流駆動の効率改善に向けた研究2020

    • 著者名/発表者名
      清野智大、飛田健次、高橋宏幸、福山淳、長﨑百伸、出射浩、坂本宜照、P. Boonyarittipong、坂田裕紀、草開薫、M.N. Winarto、吉村渓冴、岡本敦、北島純男
    • 学会等名
      第13回核融合エネルギー連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Japan's efforts to develop DEMO concept during the past decade2018

    • 著者名/発表者名
      K. Tobita, R. Hiwatari, Y.Sakamoto, Y. Someya, N. Asakura, H. Utoh, Y. Miyoshi, S. Tokunaga, Y. Homma, N. Nakajima, S. Kakudate, The Joint Special Design Team for Fusion DEMO
    • 学会等名
      The 23rd Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy (TOFE), Orlando, U.S.A.
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Conceptual design of Japan’s fusion DEMO reactor (JA DEMO) with emphasis on superconducting magnet issues2018

    • 著者名/発表者名
      K. Tobita, H. Utoh, R. Hiwatari, Y. Miyoshi, S. Tokunaga, Y. Sakamoto, Y. Someya, N. Asakura, Y. Homma, N. Nakajima, The Joint Special Design Team for Fusion DEMO
    • 学会等名
      The 31st International Symposium on Superconductivity (ISS2018), Tsukuba, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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