| 研究課題/領域番号 |
17206095
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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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| 研究分野 |
核融合学
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| 研究機関 | 核融合科学研究所 |
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研究代表者 |
山田 弘司 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (20200735)
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| 研究分担者 |
坂本 隆一 核融合科学研究所, 准教授 (10290917)
宮沢 順一 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 准教授 (50300728)
田中 謙治 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 准教授 (50260047)
森崎 友宏 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 准教授 (60280591)
増崎 貴 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 准教授 (80280593)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2007
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| キーワード | 核融合プラズマ / 物性実験 / 燃料供給効率 / ペレット入射 / 粒子排気 / 磁場閉じ込め |
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| 研究概要 |
本研究は将来の核融合炉運転に必要となる炉心プラズマの制御手法の確立を目指して、外部制御変数として燃料注入を中心に考え、プラズマ物性として内在する閉じ込めと定常性との協働を探ることを目的とした。これまでの燃料供給に関する物理的知見と技術の確立を基盤として、プラズマの閉じ込めが良好な状態を生成・維持するための内部変数(温度分布、密度分布、圧力分布)および外部制御変数(加熱、排気)と協働する燃料供給制御法の研究開発を大型ヘリカル装置で生成される高温プラズマをプラットフォームとして進めた。燃料供給による外部制御変数から内部変数への働きかけには粒子源に加えて、直接およびリサイクリングを通じた荷電交換や放射損失と熱粒子輸送、運動量損失と運動量輸送などが結合しながら関与する。多くの実験で認められている高温プラズマへの中性燃料付与がもたらす負の影響、すなわち閉じ込め改善モードの破壊、高密度での閉じ込めの劣化と燃料供給効率の低下、中心温度への大きな摂動について、固体水素ペレットとガスパフを用いた制御によりプラズマ中での協働機構に注目して解決を図り、定量的な体系化を行った。これによって周辺中性粒子圧力の局所的な増大とコアプラズマの閉じ込め性能との関連を指摘した。固体水素ペレット入射を良好な壁排気調整と中性粒子の集中をもたらさない磁場配位の条件で行うと、周辺部での中性粒子および電子密度が抑制されるとともに、粒子の拡散を著しく減少させる障壁が形成され、さらに密度の尖塔化を伴い、1200兆個/ccの密度に達することを発見した。この閉じ込め改善状態の特性の記述と定常保持の試みを進め、拡散障壁内部へ固体水素ペレットを連続入射することによってプラズマ中心部の温度および密度がほぼ定常に保たれることを示した。
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