熱過程を考慮した分子計算によるダイバータ損耗・蓄積にHeバブルが及ぼす影響の解明

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13528
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分14020:核融合学関連
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 齋藤 誠紀 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (40725024)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 分子過程 / プラズマ対向壁 / 核融合 / 水素リサイクリング

研究成果の概要

ITERやLHDなどの磁場閉じ込め装置において、周辺プラズマでの水素原子・分子の輸送は、コアプラズマへの燃料補給やプラズマ閉じ込め性能に大きく影響する。プラズマ粒子は、再結合や電離を繰り返しながらコアプラズマに輸送されるが、解離性再結合や荷電交換再結合に代表される分子活性再結合の反応係数は、分子の振動・回転状態に強く依存することが知られている。そこで、本研究では、壁から放出される水素原子・分子の並進・振動・回転エネルギーと振動・回転準位の分布を分子動力学に基づいて計算した。

自由記述の分野

核融合科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、持続可能な開発目標としてSDGsの達成が求められているが、核融合発電技術は、エネルギー枯渇の心配が無く安全な発電技術として注目されている。その一方式である磁場閉じ込め核融合方式において、炉心プラズマの性能を維持しつつ炉壁への負荷を下げる方法として周辺プラズマの非接触化が進められている。炉壁から放出される水素分子が関与する再結合過程が非接触化した周辺プラズマの挙動に大きく影響する可能性が示唆されている。本研究により、炉壁から放出される水素分子の振動・回転準位が得られたことで、中性粒子輸送過程をより正確に計算でき、非接触化した周辺プラズマ挙動を理解する一助となる。