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2022 年度 研究成果報告書

3次元磁場効果による安定なダイバータデタッチメントとコアプラズマ性能の両立

研究課題

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研究課題/領域番号 19H01878
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分14020:核融合学関連
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

小林 政弘  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30399307)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード3次元磁場効果 / 熱的不安定性 / プラズマ放射冷却 / 乱流伝播 / 輸送障壁
研究成果の概要

核融合発電を目指した環状プラズマ閉じ込め装置において、周辺部に「磁気島」と呼ばれる磁場構造が形成された場合に、①プラズマ中の多荷イオンからの放射冷却が促進され、装置壁への熱負荷軽減につながること、②磁気島構造と閉じ込め領域の境界に輸送障壁が形成され、閉じ込めプラズマ性能の改善が起こることが明らかになった。この現象は燃料として軽水素よりも重水素を用いたプラズマで顕著になることが確認された。また、磁気島が放射冷却分布形成に与える効果について熱的不安定性の観点からの理解が大きく進展した。
さらに、輸送障壁で励起された乱流が伝播することで装置壁の熱負荷が軽減することが新たに発見された。

自由記述の分野

プラズマ物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

核融合発電を目指した環状プラズマ閉じ込め装置において、装置壁への過大な熱負荷の軽減と、閉じ込めプラズマ性能の両立は最重要課題の一つである。本研究の成果により、周辺磁場構造を最適化することによって、装置壁への熱負荷を軽減しつつ、高閉じ込め性能を維持できる可能性が見出された。さらに、乱流伝播による装置壁熱負荷軽減の発見は、従来の多荷イオンからの放射に替わる新たな熱負荷軽減手法として期待できる。
熱的不安定性の成長における磁場構造・トポロジーの役割に関する理解が進展した。本成果は、同様な不安定性を有する他の物理学分野(星間プラズマなど)の進展にも大きく寄与する。

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公開日: 2024-01-30  

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