研究課題
前年度から継続して、下記の項目の整備を進めた。(1) 水素分子の振動・回転状態を区別した中性粒子輸送コードの開発を進めた。これまでの信州大学RF放電装置および大型ヘリカル装置(LHD) のコードに加えてトカマク型ＤＥＭＯのコードを作成した。RF放電装置とLHDのコードでは電離プラズマを対象としていたが、DEMOのコードではプロトンの3体再結合や分子活性化再結合にともなう粒子生成を組み込み、再結合プラズマを扱えるようにした。(2)信州大学RF放電装置を用いたコードの検証を継続した。実験で得られる原子・分子スペクトルと計算結果の比較を行い、特に容器壁面での中性粒子の反射の扱いについて調べた。放電装置はガラス管とステンレス部で構成されているが、コード検証のため、ガラス管部の影響が小さくなるように装置を改造した。また、信州大学RF放電装置のコードをベースに、重水素プラズマの中性粒子輸送コードの整備を進めた。(3) 中性粒子輸送コードへの中性粒子同士の弾性散乱の組み込みでは、前年度までに粒子追跡時の背景となる中性粒子の密度分布や速度分布を計算する収束計算の技術を確立した。 R3年度は水素プラズマおよびヘリウムプラズマについて弾性散乱断面積を調査し、より精密なデータを組み込んだ。(4)ダイバータ物理の理解のため、１次元の中性粒子輸送コードの整備を継続した。ダイバータプラズマの電子温度・密度等の荷電粒子の情報を中性粒子輸送コードに与えることを目指して荷電粒子のPICコードの開発を進めた。荷電粒子間のクーロン散乱も組み込み、電子とプロトンの温度緩和の計算結果が得られた。
2: おおむね順調に進展している
本研究の大きな目標は、(a) 申請者が開発している中性粒子輸送コードに振動・回転状態を区別した水素分子衝突輻射モデルを組み込み、プラズマ中の水素分子密度を振動・回転状態を区別して算出できるようにし、さらに分子の振動・回転励起にともなうプラズマ中の電子や陽子のエネルギー損失が計算できるようにすること、(b)申請者のRF放電装置のプラズマにコードを適用してその検証を行うこと、である。(a)についてはほぼ達成しており、(b)を継続してすすめているところである。全体としておおむね順調に進展している。
重水素プラズマのための重水素分子衝突輻射モデルを整備して中性粒子輸送コードに組み込む予定である。重水素分子の各種反応速度係数の調査を継続し、より信頼性の高いデータを組み込む。またコードの検証として信州大学RF放電装置で重水素放電を行い、水素原子・水素分子の発光線が計算で再現できるかどうかを調べる。水素および重水素の中性粒子輸送コードをそれぞれ非接触ダイバータプラズマの条件で動かし、両者の違いを調べる。
すべて 2022 2021
すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)
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