| 研究課題/領域番号 |
19K03794
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14020:核融合学関連
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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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)
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| 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)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 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)
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| キーワード | 核融合 / 非接触ダイバータプラズマ / 運動論的モデル / PICシミュレーション / 非平衡 / 核融合プラズマ / ダイバータ / PICモデル / 原子分子過程 / 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 |
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| 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。
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| 研究成果の概要 |
核融合炉における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、空間平均した原子、分子の密度の時間発展を解く０次元モデルと、プラズマの輸送を解くPIC(Particle-in-Cell)モデルを開発・結合し、統合モデルを開発した。この統合モデルを用いた解析において、非接触ダイバータプラズマを再現できた。また、熱パルス入射後のダイバータプラズマの時間変化や、バルク、熱パルスに加え、中性粒子との相互作用でエネルギー損失がおこり、速度分布関数が3温度成分の持つ結果が得られる。
このように、非接触ダイバータプラズマの動的応答特性を明らかにするためのシミュレーションモデルの基盤が構築できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
核融合炉の実現に向けて、炉心から排出されダイバータに集中する膨大なエネルギー負荷の低減は重要課題の一つである。非接触ダイバータプラズマはこのようなエネルギー負荷の低減に最も有望と考えられている。本研究では、このような非接触ダイバータプラズマを解析するためのシミュレーション基盤として意義がある。
また、非平衡状態におけるプラズマと中性粒子の相互作用の解明にもつながるという点では、学術的な意義も大きい。
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