磁力線と壁面がなす任意の角度に適用可能なRFシースの計算手法の開発

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K03793
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分14020:核融合学関連
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 河野 晴彦 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (70710846)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: シース / 高周波加熱 / 磁場核融合 / 有限要素法

研究成果の概要

高周波（RF）波動加熱を適用するトカマク型核融合炉の壁面に生じるRFシースの予測精度を高めるために，導体壁の隆起を考慮した2次元マイクロスケールRFシースモデルを開発し，有限要素法に基づく数値計算スキームを構築した．この計算コードを用いることにより，一様な背景磁場下において，無次元化された電子アドミタンスやイオンアドミタンスの値が，正弦曲線で与えられた壁面の形状に依存することなく，幅広い範囲の無次元化されたイオンサイクロトロン周波数および波動の周波数でほぼ一定となることが確かめられた．

自由記述の分野

プラズマ物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発した2次元マイクロスケールRFシースモデルは，磁力線と壁面の接点が存在せず，かつ，電子に対してMaxwell-Boltzmann近似を適用することができる場合に，任意のイオンサイクロトロン周波数および波動の周波数におけるシース挙動の計算を可能にするものである．マクロスケールにおけるシースとプラズマ波の相互作用を計算する際に，シース幅の時間平均値とシース表面の曲率半径が同程度となるような領域が含まれる場合，従来のシース境界条件をそのような領域の境界に課すことはできないが，本研究の成果はその制約が取り除かれるようにシース境界条件を改良するための指針を与えた．