| 研究課題/領域番号 |
19K14686
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| 研究機関 | 核融合科学研究所 |
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研究代表者 |
林 祐貴 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (00823387)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 非接触プラズマ / 再結合フロント / 熱パルス / 直線型装置 / リサイクリング / 流体コード |
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| 研究実績の概要 |
2021年度は主に、「リサイクリング粒子が熱パルス緩和に与える影響に関する解析・モデリング」を行った。コロナ禍前にオランダDIFFER研究所の直線型プラズマ装置Magnum-PSIにおいて行った実験データの解析とモデリングに関するものである。コンデンサバンクによる瞬時的な放電電力増加により、定常非接触プラズマに熱パルスを重畳させる実験を実施した。静電プローブとターゲット板による粒子計測から、ターゲット板に熱パルスが流入した際の突発的なリサイクリング中性粒子束の増加によって、後続の熱パルスが緩和されることを示唆する結果が得られた。この現象は将来の核融合炉においてELMのような間欠的な熱負荷がダイバータ板に飛来した際の熱負荷減少が期待されることを意味し、ダイバータ板への熱負荷を考慮する際のリサイクリング過程の重要性を示している。一方、中性ガス圧が高い条件では、リサイクリング粒子は背景中性粒子によって散乱されるため熱パルスの緩和は得られなかった。熱パルス緩和が低圧条件に限って起こる現象であることは、速度分布を考慮した平均自由工程の計算から定性的に説明することができた。また、熱パルスの緩和過程を説明するために、２次元流体コードLINDAと中性粒子輸送コードを用いたモデリングを実施した。突発的なリサイクリング中性粒子束による運動量損失によって、後続の熱パルスを緩和させることが十分可能であると示された。これは実験結果と一致する結果である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
非接触プラズマにおける熱パルス実験での取得データの解析が順調に進んでいる。また、海外出張による追加実験が困難な状況の中で、プラズマ流体コードと中性粒子輸送コードを用いたモデリングを実施することで物理検討を進めることができた。よって、新たな実験データは得られていないが、モデリングを中心とした研究によって概ね順調な進展が得られていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
コロナ禍収束後にオランダDIFFER研究所における追加実験を検討している。磁力線長が有限な輸送過程において、熱パルスが中性粒子との相互作用でどの程度エネルギー・運動量を損失するかを実測で明らかにする予定である。海外渡航が難しい場合は、非接触プラズマ形成における中性粒子挙動の影響に注目した研究を、主にモデリングを用いて進める予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2021年度は海外出張を予定していたが、COVID-19の影響のため出張を取りやめた。旅費として計画していた予算は自身の研究機関で本課題のために実施する実験のために使用したが、一部は2022年度の旅費と実験のための物品費として計画している。以上のため、2022年度分の使用額が生じた。
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