再堆積層の水素バリアを活用した水素吸蔵と水素リサイクリングの制御

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02441
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 花田 和明 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (30222219)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: プラズマ・核融合

研究実績の概要

センタースタックカバーの冷却、上側高温壁の水冷が可能となったことで、令和元年度は予定した実験的研究を実施し、以下の結果を得た。
１）長時間放電中に水冷により高温壁温を降下させてリサイクリングを下げる実験を行った。放電開始時には壁温を200℃として長時間放電を実施し、放電停止に至る際の燃料粒子リサイクリングの状況を水素のバルマー線強度の空間分布を計測した。結果として高温壁が設置されていない赤道面からのリサイクリングが最初に増えていることを見出した。
２）　１）で得た放電を再度行い、放電の途中でリサイクリングが増加するタイミングで上側高温壁の通水により壁温の降下を行ったところ、放電時間が伸長した。しかしながら赤道面近傍のリサイクリングの増加が起こり、１）と同様の過程を経て放電停止に至った。この結果、放電途中の壁温降下によりリサイクリングが低下し、結果として放電時間の伸長が実現できることを示した。この結果は、IAEA主催の核融合エネルギー会議（2020年10月フランス　ニースにて開催予定で報告すべく国内審査を通過し、現在国際審査を受けている。
３）高温壁の最終目的である壁温400℃以上でのプラズマ放電を実施すべく、実験を実施した。真空窓等への赤外線による加熱と熱応力による破損を防ぐために、ほとんどのポートを薄い金属板で内壁から封止して運転を行った。壁温加熱を450℃まで3日間かけて上昇させ、10秒t程度の短時間のプラズマ放電を行い、高周波によるプラズマ着火と閉磁気面形成を確認した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of carbon impurity reduction on hydrogen isotope retention in QUEST high temperature wall (2019)
  • 著者名/発表者名: Oya Yasuhisa、Sano Atsuko、Sato Yurina、Nakata Moeko、Zhou Qilai、Togari Akihiro、Yoshida Naoaki、Hanada Kazuaki
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design 巻: 146 ページ: 1480～1484
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2019.02.110
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Estimation of fuel particle balance in steady state operation with hydrogen barrier model (2019)
  • 著者名/発表者名: Hanada K.、Yoshida N.、Takagi I.、Hirata T.、Hatayama A.、Okamoto K.、Oya Y.、Shikama T.、Wang Z.、Long H.、Huang C.、Oya M.、Idei H.、Nagashima Y.、Onchi T.、Hasegawa M.、Nakamura K.、Zushi H.、Kuroda K.、Kawasaki S.、Higashijima A.、Nagata T.、Shimabukuro S.、at.al.
  • 雑誌名: Nuclear Materials and Energy 巻: 19 ページ: 544～549
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.nme.2019.03.015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] HFS Injection of X-Mode for EBW Conversion in QUEST (2019)
  • 著者名/発表者名: ELSERAFY Hatem、HANADA Kazuaki、KURODA Kengoh、IDEI Hiroshi、YONEDA Ryota、HUANG Canbin、KOJIMA Shinichiro、HASEGAWA Makoto、NAGASHIMA Yoshihiko、ONCHI Takumi、IKEZOE Ryuya、HIGASHIJIMA Aki、NAGATA Takahiro、KAWASAKI Shoji、SHIMABUKURO Shun、BERTELLI Nicola、ONO Masayuki
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 14 ページ: 1205038～1205038
  • DOI: https://doi.org/10.1585/pfr.14.1205038
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Particle balance investigation with the combination of the hydrogen barrier model and rate equations of hydrogen state in long duration discharges on an all-metal plasma facing wall in QUEST (2019)
  • 著者名/発表者名: Hanada K.、Yoshida N.、Hasegawa M.、Hatayama A.、Okamoto K.、Takagi I.、Hirata T.、Oya Y.、Miyamoto M.、Oya M.、Shikama T.、Kuzmin A.、Wang Z.X.、Long H.、Idei H.、Nagashima Y.、Nakamura K.、Watanabe O.、Onchi T.、Watanabe H.、Tokunaga K.、Higashijima A.、Kawasaki S.、Nagata T.、Shimabukuro S.、Takase Y.、et.al.
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 59 ページ: 076007～076007
  • DOI: https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab1858
• [学会発表] Plan for contribution of plasma start-up from Japanese STs (2019)
  • 著者名/発表者名: 花田和明
  • 学会等名: ITPA Integrated Operation Scenarios Topical Group Meeting
• [学会発表] Branching of heated electron energy during plasma current start-up using 2nd harmonics ECCD on QUEST (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Kojima,Kazuaki Hanada,Hiroshi Idei,Takumi Onchi,Ryuya Ikezoe,Yoshihiko Nagashima,Makoto Hasegawa,Kengoh Kuroda,Kazuo Nakamura,Hatem Elserafy,Masaharu Fukuyama,Taiichi Shikama,Nao Yoneda,Sadayoshi Murakami,Ryota Yoneda,Tsuyoshi Kariya,Akira Ejiri,Yuichi Takase,Masayuki Ono
  • 学会等名: 61st Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
• [学会発表] Overview of recent progress on the QUEST experiments (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Hanada, Hiroshi Idei, Yoshihiko Nagashima, Ryuya Ikezoe, Makoto Hasegawa, Takumi Onchi, Makoto Oya, Kengo Kuroda, Shoji Kawasaki, Aki Higashijima, Takahiro Nagata, Shun Shimabukuro, Shinichiro Kojima, Hatem O ELSerafy, Naoaki Yoshida, Kazuo Nakamura, Atsushi Fukuyama, at.al
  • 学会等名: 20th International Spherical Torus Workshop (ISTW2019)
• [学会発表] Comparison of parametric decay instability on Bernstein mode conversion between HFS and LFS injections in QUEST (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro KOJIMA, Hatem ELSERAFY, Kazuaki HANADA, Hiroshi IDEI, Ryuya IKEZOE, Yoshihiko NAGASHIMA, Makoto HASEGAWA, Takumi ONCHI, Kengoh KURODA, Kazuo NAKAMURA, Masaharu FUKUYAMA, Ryota YONEDA, Masayuki ONO, Akira EJIRI, Yuichi TAKASE, Sadayoshi MURAKAMI
  • 学会等名: The 28th International Toki Conference on Plasma and Fusion Research
• [学会発表] Fundamental research of liuid metal flowing in magnetic field (2019)
  • 著者名/発表者名: Takumi Tsugiki, Kazusaki Hanada
  • 学会等名: CSS-EEST21
• [学会発表] Probe measurement of electron temperature and density in high field side RF injection on QUEST (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Murakami, Kazuaki Hanada
  • 学会等名: CSS-EEST21
• [学会発表] QUESTにおける高速試料搬送装置での動的吸蔵量の計測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岳其霖、花田和明、大宅諒、小島信一郎、松尾祥吾、出射浩、恩地拓己、黒田賢剛、吉田直亮
  • 学会等名: 第36回プラズマ・核融合学会年会
• [学会発表] QUESTにおける28GHz第二高調波電流立ち上げ時における電流駆動に作用する電子エネ ルギー分岐 (2019)
  • 著者名/発表者名: "小島信一郎，花田和明，出射浩，恩地拓己，池添竜也，永島芳彦，長谷川真，黒田賢剛，中村一男，ハテム エルセラフィ，福山雅治，江尻晶，四竃泰一， 米田奈生，米田亮太，假屋強，高瀬雄一，村上定義，ニコラ ベルテリィ，小野雅之"
  • 学会等名: 第36回プラズマ・核融合学会年会
• [学会発表] QUEST における高磁場側 RF 入射時の電子温度・密度のプローブ計測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 村上貴洋 ，花田和明，Hatem Elserafy，小島信一郎 ，恩地拓己，黒田賢剛 ，出射浩 ，福山雅治 ，彭翊 ，松崎亨平 ，大澤佑規 ，江尻晶
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部 第23回 支部大会
• [学会発表] 液体金属の磁場中での流動の基礎研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 次木匠 ，花田和明 ，胡 長洪 ，廣岡慶彦 ，嶋田道也 ，Hatem O ELSerafy，Jabir Al Salami， 大宅諒 ，川崎昌二
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部 第23回 支部大会
• [学会発表] QUEST 球状トカマクプラズマの平衡解析に向けたポロイダルフラックス測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木谷彰宏 ，恩地拓己 ，花田和明 ，黒田賢剛 ，Hatem O ELSERAFY，池添竜也 ，工 藤倫大 ，長谷川真 ，中村一男 ，出射浩
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部 第23回 支部大会
• [学会発表] Comparison between high field side X-mode and low field side O-mode injections for EBW conversion in QUEST (2019)
  • 著者名/発表者名: Hatem Elserafy, Kazuaki Hanada, Hiroshi Idei, Makoto Hasegawa, Kengoh Kuroda, Takumi Onchi, Ryuya Ikezoe, Shinichiro Kojima, Ryota Yoneda, Miyu Yunoki, Masaharu Fukuyama, Nicola Bertelli and Masayuki Ono
  • 学会等名: US-JAPAN Workshop on RF Heating Physics
  • 国際学会