多次元輸送・流体計算による慣性核融合プラズマの核反応生成粒子効果の解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12680492
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 中尾 安幸 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (00164129)
• 研究分担者: 工藤 和彦 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (40039681) ; 小田 明範 八代工業高等専門学校, 助教授 (60224234) ; 城崎 知至 九州大学, 大学院・工学研究院, 日本学術振興会特別研究員(PD)
• キーワード: 習慣性核融合 / 核反応生成粒子 / 流体力学的不安定性 / アルファ粒子加熱 / 2次元解析 / 輸送-流体結合計算 / 拡散近似モデル / 燃料利得

研究概要

本研究の目的は、ICFプラズマの点火・燃焼に及ぼす核反応生成粒子、特にアルファ粒子の加熱効果を、2次元のアルファ粒子-流体結合計算により、解明することである。
これまでプラズマの流体力学的過程は1温度で取扱っていたが、本年度(13年度)はまず流体コードを2温度モデルに拡張し、次に、これとアルファ粒子拡散モデルコードを結合し、減速相の流体不安定性が点火・燃焼特性に及ぼす影響を再評価した。計算の初期状態としては爆縮の最終段階、すなわち減速相にある3mgの準等圧DTペレットを想定し、点火部-主燃料部境界にモード数2〜12の正弦波擾乱を加えて点火・燃焼のシミュレーションを行った。
その結果、擾乱振幅が点火部半径の数%の場合、擾乱は燃料利得に殆ど影響を及ぼさないことがわかった。しかし、擾乱振幅が点火部半径の10%程度に達すると燃料利得が低下し、この傾向は低モード数の場合に著しいことが明らかになった。
次年度(14年度)は、アルファ粒子コードを統合爆縮コードに組込み、爆縮過程を考慮した解析を進める予定である。

研究成果

• [文献書誌] T.Johzaki, Y.Kuroki, Y.Nakao: "Two-dimensional analysis of energy and momentum deposition effects of alpha-particles in ICF plasmas"Proc. of Fusion Energy 2000 (published in CD-ROM, IAEA-CSP-8/C, IAEA, Vienna). (2001)
• [文献書誌] Y.Nakao, Y.Kuroki, T.Johzaki: "Two-dimensional transport code for alpha-particles in ICF plasmas"Proc. of 2^<nd> Int. Conf. on Inertial Fusion Sciences and Applications (Kyoto, 2001). (公表予定). (2002)
• [文献書誌] T.Johzaki, Y.Nakao, Y.Kuroki: "Alpha-particle diffusion code for multi-dimensional ICF simulations"Proc. of 2^<nd> Int. Conf. on Inertial Fusion Sciences and Applications (Kyoto, 2001). (公表予定). (2002)