| 研究課題/領域番号 |
19K03794
|
|---|
| 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 | 慶應義塾大学 |
|---|
研究代表者 |
星野 一生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (50513222)
|
|---|
| 研究分担者 |
林 伸彦 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, グループリーダー (10354573)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
|
|---|
| キーワード | 核融合プラズマ / 非接触ダイバータプラズマ / PICシミュレーション / ダイバータ / PICモデル / 原子分子過程 / 核融合 / ダイバータプラズマ / 非接触プラズマ / 運動論的統合モデリング |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
核融合原型炉に向けた最重要課題であるダイバータにかかる熱・粒子負荷の低減には、非接触ダイバータプラズマの形成と制御が必須である。本研究課題では、この非接触ダイバータプラズマの物理機構と動的応答特性の解明を目的とする。まず、プラズマPIC(Particle in Cell)モデルと先進的中性粒子輸送コードを用いて、ダイバータプラズマの基本的な動特性の理解を進める。その後、これらのモデルを結合した運動論的統合シミュレーションコードを開発する。開発した統合コードを用いて、非接触ダイバータプラズマの動的応答特性について総合的な理解を進め、その物理機構を明らかにする。
|
| 研究実績の概要 |
非接触ダイバータプラズマの動的応答特性の理解を目指し、シミュレーションモデル開発を継続し、初期解析を行った。
モデル開発では、昨年に引き続き計算コスト削減を目指した改良を進めており、今年度は0次元モデルの数値スキームを変更し、計算時間短縮と数値的な安定性の改善を行った。これにより、高密度になると計算が不安定になる問題が改善され、熱パルス入射時の急激な密度増加に対応可能なモデルに改良できた。
また、初期解析としては、中性粒子とプラズマの相互作用を取り入れたPICコードにおいて、ELMによる熱パルス入射を模擬したテスト解析を行った。ただし、この初期解析では、中性粒子0次元モデルは使用しておらず、中性粒子密度は固定している。今回の解析条件では、熱パルスにより、主に壁近傍の水素分子イオン密度が急速に増加した。パルス終了後に、上流へと広がりつつ、全体的には徐々に壁へと損失し、最終的には概ね初期状態にまで回復する結果が得られた。また、解析の結果、パルス入射後には、中性粒子を考慮しない場合にはバルク成分、熱パルスによる高エネルギー成分の2温度成分が形成されるが、今回の解析ではさらに中間の温度成分が存在し、熱パルスの一部が中性粒子との反応によりエネルギーを失っている様子が確認できた。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
COVID-19の影響等により当初計画より遅れてはいるが、モデル開発は順調に進んでおり、次年度、目標である非接触ダイバータプラズマの動的応答特性の解明にむけた本格的な解析を行う。
|
| 今後の研究の推進方策 |
前述の通り、モデル開発は順調に進み、概ね完了した状態にある。次年度、PICモデルと中性粒子0次元モデルを結合した統合モデルにより、本格的な解析を行い、非接触ダイバータプラズマの動的応答特性の解明を目指す。
|
