総合物理モデルの構築による燃焼プラズマの自己形成制御と崩壊抑制に関する研究

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18360448
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 小関 隆久 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主席 (50354577)
• 研究分担者: 浜松 清隆 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (20354574) ; 林 伸彦 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究副主幹 (10354573) ; 松本 太郎 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究副主幹 (50354676) ; 相羽 信行 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 博士研究員 (20414584) ; 清水 勝宏 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (30391262)
• キーワード: 核融合プラズマ / 燃焼プラズマ / 物理モデル統合化 / 自己形成 / 崩壊抑制 / 熱粒子輸送 / MHD / ダイバータ

研究概要

(1)α粒子損失・生成モデルの開発:トロイダルアルフェンモード等による、アルファ粒子ならびにNBI粒子の径方向輸送の物理モデルを検討し、速度空間1D+実空間1Dのフォッカープランクコード開発を行った。
(2)ペデスタルプラズマにおける結合モデルの開発:周辺部局在モード(ELM)に対する密度ダイナミクスの効果を調べるために、中性粒子モデルを開発レ統合コードTOPICS-IBに結合した。シミュレーション結果から、イオンの対流損失と荷電交換損失を通してイオン・電子間の温度緩和効果が、エネルギー損失の衝突周波数依存性を強めることを明らかにした。また、ELMの安定性に対するプラズマのアスペクト比、およびペデスタル内側の圧力勾配が与える影響を解析し、特にペデスタル内側の圧力勾配とE田のサイズとの相関に対してプラズマの非円形度が重要な影響を持つこと、更にその原因が形状の違いによるペデスタル内側でのバルーニングモードの安定化の違いにあることを明らかにした。
(3)ダイバータプラズマにおける結合モデルの開発:不純物輸送をモンテカルロで解くIMPMCコードをダイバータコード(SOLDOR/NEUT2D)に組み込み、プラズマと自己無撞着に不純物輸送を解く事ができる統合ダイバータコードSONICの開発に成功した。これを用いて、非接触プラズマにおけるヘリウム輸送を調べ、温度勾配力における運動論効果が、ヘリウムのダイバータ排気を高める事を明らかにした。
(4)研究調査および成果発表:要素物理モデルのモジュール化および統合化に関して調査した。また、電子系のダイナミクスによって形成される電子温度勾配(ETG)乱流に関して、スラブシア配位におけるジャイロ流体シミュレーションを行い、乱流構造の変化が相関次元、確率分布関数、相互相関、三次相関等の統計量に与える影響を系統的に明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Extension of IMPMC Code toward Time Evolution Simulation (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu
  • 雑誌名: Contrib.Plasma Phys. 48 ページ: 270-274
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Radial Transport Loss on the Asymmetry of ELM Heat Flux (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Takizuka
  • 雑誌名: Contrib.Plasma Phys. 48 ページ: 207-211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrated ELM simulation udth edge MHD stability and transport of SOL-divertorlasmas (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Hayashi
  • 雑誌名: Contribution to Plasma Physics 48 ページ: 196-200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrated simulation of ELM energy loss deternuned by pedestal MHD and SOL transport (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Hayashi
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 47 ページ: 682-688
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Fast Velocity-Diffusion Modelling fbr Impurity Transport in Ihtegrated Edge Plasma Simulation (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu
  • 雑誌名: J.Nucl.Mater. 363-365 ページ: 426-431
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chazacteristics of ETG-driven turbulence dominated by zonal flows (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 47 ページ: 880-885
  • 査読あり
• [学会発表] 高エネルギーイオン輸送の数値解析モデル (2008)
  • 著者名/発表者名: 濱松 清隆
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学本部キャンパス
  • 年月日: 2008-03-25
• [学会発表] Radial Transport Model of Alpha Particles based on Fokker-Planck equation (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Hamamatsu
  • 学会等名: 10th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems
  • 発表場所: Zeeon,Germany
  • 年月日: 20071008-10
• [学会発表] MHD stability due to internal transport barrier and its effect on the transport (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Ozeki
  • 学会等名: 11th IAEA Technical Meeting on H-mode Physics and Transport Barriers
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 20070926-28
• [学会発表] Simulation study ofdensity dynamics effect on the ELM behavior with TOPICS-IB (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Hayashi
  • 学会等名: 11th IAEA Technical Meeting on H-mode Physics and Transport Barriers
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 20070926-28
• [学会発表] Two-dimensional Full Particle Simulation of the Fomlation of Electrostatic Fieldin a Tokamak Plasma (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Takizuka
  • 学会等名: 11th IAEA Technical Meeting on H-mode Physics and Transport Barriers
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 20070926-28
• [学会発表] Effect of Equilibrium Properties on the Structure of the Edge MHD Modesin Tokamaks (2007)
  • 著者名/発表者名: 相羽 信行
  • 学会等名: 11th IAEA Technical Meeting on H-mode Physicsand Transport Barriers
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 20070926-28
• [学会発表] Resistive magnetohydrodynamic spectrum in cylindrical tokamak plasmas with small resistivity (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto
  • 学会等名: The 6th General Scientific Assembly of the Asia Plasma and Fusion Association
  • 発表場所: インド国グジャラート州プラズマ物理研究所(IPP)
  • 年月日: 2007-12-05
• [学会発表] 不純物輸送モンテカルロコードIMPMCの非常化と不純物輸送における運動論効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 清水 勝宏
  • 学会等名: 第24回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: イーグレひめじ
  • 年月日: 2007-11-28
• [学会発表] トカマクプラズマにおける電場形成の2次元粒子シミュレーション (2007)
  • 著者名/発表者名: 滝塚 知典
  • 学会等名: 第24回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: イーグレひめじ
  • 年月日: 2007-11-28
• [学会発表] Effect of Aspect Ratio on the Stability of Tokamak Edge MHD Modes (2007)
  • 著者名/発表者名: 相羽 信行
  • 学会等名: 第34回ヨーロッパ物理学会プラズマ物理分会
  • 発表場所: ワルシャワ、ポーランド
  • 年月日: 2007-07-04