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燃焼プラズマ研究に向けた高エネルギー粒子物理と熱化粒子物理の統合

研究課題

研究課題/領域番号 18K03587
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分14020:核融合学関連
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

西村 伸  核融合科学研究所, 研究部, 助教 (60311205)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード新古典理論 / 高エネルギー粒子 / ドリフト運動論的方程式 / Coulomb衝突 / 磁場閉じ込め核融合 / 非対称トーラス配位 / 燃焼およびNBI加熱プラズマ / 高速イオン / 新古典輸送 / 高エネルギー粒子物理 / 非対称トロイダル磁場配位 / MHD平衡 / 古典・新古典輸送 / 磁場閉じ込め核融合科学 / 輸送物理 / 加熱物理
研究成果の概要

加熱や核融合反応による高速イオンを含む状態において熱化粒子側に起こる新古典的諸現象及びMHD平衡の観点からの高速イオン関係理論の見直しを行った。主な成果は、(1) 固有関数法と随伴方程式法に基づく高速イオン速度分布計算のベンチマークテスト、(2) 中性粒子ビーム生成高速イオンの非両極性径方向輸送の理論式導出、(3) 核融合生成高速イオンの磁力線方向自発流の理論式導出、(4) 衝突オペレータテスト粒子項のためのエネルギー依存Coulomb対数の理論式導出、(5) 中性粒子ビーム生成高速イオンの荷電交換損失の計測としての高速イオン荷電交換分光(FIDA)の応用に関する理論式導出と実験、である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これ以前には高速イオン関係の理論検討やシミュレーション技法開発はもっぱら高速イオン自体の研究として行われており、一方熱化粒子の輸送理論や平衡理論は加熱や核融合反応で生じる高エネルギー粒子の存在を考慮せずに検討される事が多かった。本研究では熱化粒子の立場から見た高エネルギー粒子という観点で各種計算手法検討を行なっている点がユニークである。また検討された諸課題は特に今後の準対称配位実験(具体的には日中共同事業として準備が進められているCFQS)で重要になると考えられる物が多く、それに向けて実験技術上の課題も検討している。

報告書

(7件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] 高エネルギー粒子を含む問題におけるCoulomb衝突項2024

    • 著者名/発表者名
      西村伸, 奴賀秀男
    • 雑誌名

      プラズマ核融合学会誌(小特集「古くて新しい新古典輸送理論の新展開」第3.2章)

      巻: 5

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the anisotropic velocity distribution of fast ions in NBI-heated toroidal plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Nishimura
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 25 号: 4

    • DOI

      10.1063/1.5025212

    • NAID

      120007124601

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Application of FIDA as a charge exchange loss measurement for NB-produced fast ions in small or medium-size devices2023

    • 著者名/発表者名
      S.Nishimura, H.Yamaguchi, S.Kobayashi, S.Kado, T.Minami, S.Ohshima, H.Okada, Y.Nakamura, and K.Nagasaki
    • 学会等名
      65th Annual Meeting of the APS-DPP (Oct.30-Nov.3, 2023, Denver) NP11:74
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 準対称配位新古典輸送計算のためのExBオペレータ2023

    • 著者名/発表者名
      西村伸, 佐竹真介, 山口裕之, 洲鎌英雄
    • 学会等名
      プラズマ核融合学会第40回年会(2023.11.27-30, 盛岡) 30P14
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Non-ambipolar radial transport of tangentially injected NB-produced fast ions in quasi-axisymmetric stellarators2023

    • 著者名/発表者名
      S.Nishimura
    • 学会等名
      EPS 49th Conference on Plasma Physics (July 3-7,2023, Bordeaux)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of FIDA as a charge exchange loss measurement for NB-produced fast ions in small or medium-size devices2022

    • 著者名/発表者名
      S.Nishimura, H.Yamaguchi, S.Kobayashi, S.Kado, T.Minami, S.Ohshima, H.Okada, Y.Nakamura, and K.Nagasaki
    • 学会等名
      EPS 48th Conference on Plasma Physics (June 27-July 1,2022, Online)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速イオン荷電交換損失の計測としてのFIDAの応用2022

    • 著者名/発表者名
      西村伸, 山口裕之, 小林進二, 門信一郎, 南貴司, 大島慎介, 岡田浩之, 中村祐司, 長崎百伸
    • 学会等名
      プラズマ核融合学会第39回年会(2022年11月22~25日, 富山市)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Application of FIDA as a charge exchange loss measurement for NB-produced fast ions in small or medium-size devices2022

    • 著者名/発表者名
      S.Nishimura, H.Yamaguchi, S.Kobayashi, S.Kado, T.Minami, S.Ohshima, H.Okada, Y.Nakamura, and K.Nagasaki
    • 学会等名
      48th EPS Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neoclassical parallel viscosity effects of fast ions in NBI-heated and/or burning plasmas in quasi-symmetric stellarators2021

    • 著者名/発表者名
      S.Nishimura and H.Yamaguchi
    • 学会等名
      47th EPS Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neoclassical parallel viscosity effects of fast ions in NBI-heated and/or burning plasmas in quasi-symmetric stellarators2020

    • 著者名/発表者名
      Shin Nishimura and Hiroyuki Yamaguchi
    • 学会等名
      47th Annual EPS Plasma Conference (当初予定2020年6月であったが、アブストラクト受理後に延期が決定され、最終的には2021年6月21-25日にオンライン開催の予定)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 準軸対称ステラレータにおける 高速イオンの二つの新古典粘性効果2020

    • 著者名/発表者名
      西村伸, 山口裕之
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会, 19aD11-5 (大会は中止で講演概要のみweb公開)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A Benchmark Test of the Eigenfunction Method and the 5D Simulation on the Fast Ion Slowing Down Velocity Distribution in the NBI-heated Helical Plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      Shin Nishimura and Hiroyuki Yamaguchi
    • 学会等名
      22nd International Stellarator/Heliotron Workshop (Sep.23-27,2019, Madison,WI,USA)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A benchmark test of the eigenfunction method and the 5D simulation on the fast ion slowing down velocity distribution in the NBI-heated helical plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Nishimura and Hiroyuki Yamaguchi
    • 学会等名
      60th annual meeting of APS-DPP Nov.5-9,2018; Portland, OR
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-01-30  

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