| 研究課題/領域番号 |
20H00138
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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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| 審査区分 |
中区分14:プラズマ学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
大野 哲靖 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60203890)
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| 研究分担者 |
梶田 信 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00455297)
澤田 圭司 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (40262688)
荒巻 光利 日本大学, 生産工学部, 教授 (50335072)
星野 一生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (50513222)
田中 宏彦 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (60609981)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
44,460千円 (直接経費: 34,200千円、間接経費: 10,260千円)
2023年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 20,930千円 (直接経費: 16,100千円、間接経費: 4,830千円)
2020年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
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| キーワード | 非接触再結合プラズマ / 分子活性化再結合（MAR） / 電子－イオン再結合（EIR） / ダイバータプラズマ / トムソン散乱計測 / 2次元分光計測 / 多成分プラズマ輸送コード / 同位体効果 / 核融合 / ダイバータ / 分子活性化再結合 / 電子－イオン再結合 / 2次元分光計測システム / 統合シミュレーション / 再結合プラズマ / 非接触プラズマ / 分子駆動再結合 / 電子-イオン再結合 / 直線型高密度プラズマ発生装置 / 多流体プラズマシミュレーション / 非熱平衡過程 / 電子ーイオン再結合 / 多流体シミュレーション / 水素イオン / 水素分子イオン / 三体再結合 / 放射再結合 / プラズマ電位計測 / 流体コード / 衝突輻射モデル / 電子再加熱効果 / 非熱平衡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
プラズマプロセッシングや核融合研究において重要な課題となっている気相中で消えるプラズマの物性を明らかにする。電子・イオン再結合（三体再結合，放射再結合）が主要な過程となる再結合プラズマ中の非熱平衡性，電位構造に関連した熱・粒子輸送過程を，直線型高密度プラズマ発生装置を用いた基礎実験とシミュレーションとの相補的な研究により明らかにする。また，振動励起水素分子により駆動される再結合（分子駆動再結合）プラズマ生成に関して，固体壁で生成される振動・回転励起水素分子の影響と同位体効果を明らかにする。さらに，再結合プラズマのパルス応答を高時間分解で調べ，時空間変化を決定する物理・化学過程を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、核融合炉ダイバータや低温プラズマ応用における再結合プラズマ（非接触プラズマ）の空間構造と支配機構を明らかにすることを目的として実施された。直線型プラズマ装置NAGDIS-IIを用い、電子温度・密度の計測、発光分光解析、機械学習による診断モデル構築、さらに数値輸送シミュレーションコードの開発を通じて、分子活性化再結合（MAR）と電子-イオン再結合（EIR）の遷移や同位体効果、準安定状態の寄与など複雑な素過程の理解を深めた。これにより、非接触プラズマの定量的解析とモデリング基盤が確立された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、非接触再結合プラズマの構造と消失機構を実験・数値の両面から明らかにし、核融合科学におけるプラズマ終端過程の理解を大きく前進させた。特に、2次元分光やレーザートムソン散乱により再結合構造の詳細な可視化と同位体効果の定量評価を実現し、さらに多成分プラズマ輸送コードの開発により複雑な再結合現象の予測を可能とした。これらの成果は、ダイバータプラズマの制御理論構築に寄与する学術的価値を有する。加えて、将来の核融合炉において重要な熱負荷管理技術への応用が期待され、診断・解析手法の産業応用への波及も見込まれる。
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