| 研究課題/領域番号 |
23K20838
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| 補助金の研究課題番号 |
21H01066 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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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 | 九州大学 |
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研究代表者 |
小菅 佑輔 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (00700296)
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| 研究分担者 |
永島 芳彦 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (90390632)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2025年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2024年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 核融合 / 乱流プラズマ / ダイバータ / 輸送 / 熱負荷 / スクレイプオフ層 / 核融合プラズマ / 乱流 / 熱負荷制御 / 輸送モデリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
核融合エネルギーの実現に向けた研究において、核融合プラズマから放出される熱エネルギーは最終的にダイバーターと呼ばれる構造物へと放出され、この熱負荷を低減することは核融合の成否を握る重要課題である。本研究では、この熱負荷軽減に、プラズマに励起される乱流を駆使して挑戦している。理論モデルの構築と基礎実験による検証を両輪とし、この難問に挑戦するものである。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、乱流輸送によりスクレイプオフ層(SOL)の厚みを制御できるのか、という問いに挑戦する。そのためには、核融合の周辺領域に励起されうる乱流の種類やその輸送特性を把握することが必要となる。理論モデルを構築し揺動や輸送特性の分類を進め、実験データ解析による検証を進めている。
今年度の研究では、周辺領域において重要となる磁力線に沿ったイオンの流れ（平行流）の効果の検討を進めた。平行流のもつ径方向の不均一性に起因する不安定性が励起されうるが、電子の応答が流体的になっている場合の不安定性特性について解析を進めた。また、これらの領域において励起された揺動の非線形発展について解析を進めた。ドリフト波のような揺動が非線形発展した場合に、海洋における津波と類似の非線形波動が励起されることを理論的に指摘し、実験データ解析によりその存在を実証した。粒子束が瞬時的に増幅されることがわかり、SOLの厚みを非線形波動により増すことができるのではないかという見方を提案することができた。実験データ解析にも進捗があった。すなわち、トモグラフィから得られた発光量を用いて、密度揺動及び電子温度揺動の同時取得に挑戦した。これにより、プローブデータを中心に進められているデータ解析に加え、非侵襲的にプラズマの揺動解析を進めるための基盤が得られた。これらの成果について、プラズマ核融合学会や日本物理学会にて報告した。成果を論文としてまとめ、Phys. Plasmas やJ. Phys. Soc. Japan などの学術誌にて発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
揺動特性の分類を電子の運動やイオンの運動の違いに着目して進め、好まれる非線形構造や輸送の解析を進めることを目的としている。本年度の研究では電子の運動の違いとイオンの運動の違いの双方から揺動特性や輸送特性を分類することができた。揺動の非線形発展にも着手し、津波の励起の同定に成功している。高速掃引によるプローブデータからの電子温度揺動と密度揺動の同時測定やフラックスの評価の準備にも着手している。これらの結果より順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究から磁化プラズマでは非線形的に一発大波と同様の構造が励起されることが判明している。今後の研究では、これらの一発大波の発生の頻度や確率的なノイズを含めた場合の解析に着手する。実験データ解析では粒子および電子温度フラックスの評価に着手し、励起される揺動に応じた輸送特性の変化を捉えることに挑戦する。
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