固体水素ペレット入射法による粒子供給過程の理論モデルの開発と検証

• 研究課題/領域番号: 22860075
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 松山 顕之 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, COE研究員 (90581075)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 2,158千円 (直接経費: 1,660千円、間接経費: 498千円); 2011年度: 897千円 (直接経費: 690千円、間接経費: 207千円); 2010年度: 1,261千円 (直接経費: 970千円、間接経費: 291千円)
• キーワード: プラズマ・核融合 / プラズマ理論 / ペレット入射 / プラズマ加熱 / MHD / 核融合プラズマ / 磁場閉じ込め / ペレット溶発 / 高速イオン / E×Bドリフト / 固体水素

研究概要

固体水素ペレット入射法は磁場閉じ込め核融合炉に対する粒子供給に最も有効な手法と考えられている。本研究では、ヘリカル型装置を対象として水素ペレットの溶発と密度均質化の物理機構を調べ、実験的な密度デポジションを定量的に評価するための理論モデルの定式化を行い、固体水素ペレットの溶発、高密度のプラズマ塊の形成、密度均質化過程におけるドリフト現象までを取り扱うことのできるシミュレーションコードを開発した。シミュレーション結果は、大型ヘリカル装置(LHD)において実験的に観測されるペレット溶発分布および密度増加分布とよく一致しており、開発された理論モデルの有効性が確かめられた。

研究成果

• [雑誌論文] Over-ablation and deflection of hydrogen pellets injected into neutral beam heated plasmas in the Large Helical Device (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Matsuyama, B.Pegourie, R.Sakamoto, J.S.Mishra, G.Motojima, H.Yamada
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 巻: 54 号: 3 ページ: 35007-35007
  • DOI: 10.1088/0741-3335/54/3/035007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling of Drift Displacement of the Pellet Ablated Material for Outboard Side Injection in Large Helical Device (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Matsuyama, F.Koechl, B.Pegourie, R.Sakamoto, G.Motojima, H.Yamada
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 ページ: 1303006-1303006
  • DOI: 10.1585/pfr.7.1303006
  • NAID: 130002059612
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of three-dimensional motion of the pellet ablatant in the Large Helical Device (2011)
  • 著者名/発表者名: J.S.Mishra, R.Sakamoto, A.Matsuyama, G.Motojima, H.Yamada
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 51 号: 8 ページ: 83039-83039
  • DOI: 10.1088/0029-5515/51/8/083039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and performance of a punch mechanism based pellet injector for alternative injection in the large helical device (2011)
  • 著者名/発表者名: J.S.Mishra, R.Sakamoto, G.Motojima, A.Matsuyama, H.Yamada
  • 雑誌名: REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 巻: 82 号: 2 ページ: 23505-23505
  • DOI: 10.1063/1.3541807
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modelling of pellet ablation and homogenization for outboard side injection in the Large Helical Device
  • 著者名/発表者名: A. Matsuyama, F. Kochl, B. Pegourie, R. Sakamoto, G. Motojima, and H. Yamada
  • 雑誌名: Proceedings of 38th European Physical Society Conference on Plasma Physics ISBN 2-914771-68-1 巻: Vol.35G, P2.103 ページ: 1-4
  • URL: http://ocs.ciemat.es/EPS2011PAP/pdf/P2.103.pdf
• [学会発表] LHD実験における水素ペレットの侵入長に対する高速イオンの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Matsuyama, R. Sakamoto, B. Pegourie, G. Motojima, J. S. Mishra, and H. Yamada
  • 学会等名: Plasma Conference 2011(PLASMA2011)
  • 発表場所: 石川県立音楽堂(金沢市)
  • 年月日: 2011-11-23
• [学会発表] LHD実験における水素ペレットの侵入長に対する高速イオンの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Matsuyama, R.Sakamoto, B.Pegourie, G.Motojima, J.S.Mishra, H.Yamada
  • 学会等名: Plasma Conference 2011 (PLASMA2011)
  • 発表場所: 石川県立音楽堂
  • 年月日: 2011-11-23
• [学会発表] Modelling of pellet ablation and homogenization for outboard side injection in the Large Helical Device (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Matsuyama, F. Kochl, B. Pegourie, R. Sakamoto, G. Motojima, J. S. Mishra, and H. Yamada
  • 学会等名: 38th European Physical Society Conference on Plasma Physics
  • 発表場所: Strasbourg Convention Centre(Strassbourg, France)
  • 年月日: 2011-06-28
• [学会発表] Modelling of pellet ablation and homogenization for outboard side injection in the Large Helical Device (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Matsuyama, F.Koechl, B.Pegourie, R.Sakamoto, G.Motojima, J.S.Mishra, H.Yamada
  • 学会等名: 38th EPS Conference on Plasma Physics
  • 発表場所: Strasbourg Convention Centre
  • 年月日: 2011-06-28
• [学会発表] 自己無撞着なペレット溶発モデルのLHD実験への適用と溶発雲計測との比較 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松山顕之,坂本隆一, Bernard Pegourie,本島厳, Jyoti S. Mishra,山田弘司
  • 学会等名: 第27回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館(札幌市)
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] 自己無撞着なペレット溶発モデルのLHD実験への適用と溶発雲計測との比較 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松山顕之
  • 学会等名: 第27回プラズマ・核融合学会
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] Plasma shielding model for the ablation of hydrogen pellets with fast ions in Large Helical Device (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Matsuyama, R. Sakamoto, B. Pegourie, G. Motojima, J. S. Mishra, and H. Yamada
  • 学会等名: 20th International Toki Conference(ITC-20) on The Next Twenty Years in Plasma and Fusion Science
  • 発表場所: セラトピア土岐(土岐市)