革新的な核融合炉点火領域を目指した超高密度プラズマの生成と制御

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20226018
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 山田 弘司 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (20200735)
• 研究分担者: 坂本 隆一 核融合科学研究所, 准教授 (10290917)
• 連携研究者: 宮澤 順一 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (50300728) ; 小林 政弘 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30399307) ; 岡嶋 茂樹 中部大学, 工学部, 教授 (90113084)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: プラズマ・核融合 / 物性実験 / 燃料供給効率 / ペレット入射 / 排気

研究概要

本研究では、大型ヘリカル装置実験で得られた高密度高性能プラズマの閉じ込め特性をモデル化し、物理相似性を利用して自己燃焼プラズマへ外挿することによって、在来の制御熱核融合の点火シナリオよりも高密度低温で点火を行うシナリオの実現可能性を示した。このような高密度点火シナリオは、プラズマ中心部に直接燃料を供給することが条件となるが、運転温度や核融合出力を低減させることが出来るため、プラズマ対向材料への高熱負荷などの困難な工学的要求を緩和させることが可能である。

研究成果

• [雑誌論文] Edge impurity transport study in the stochastic layer of LHD and the scrape-off layer of HL-2A (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, S. Morita, C.F. Dong, Z.Y. Cui, Y.D. Pan, Y.D. Gao, H.Y. Zhou, Y. Feng, S. Masuzaki, M. Goto, T. Morisaki, H. Yamada
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 53 ページ: 033011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pellet fuelling requirements to allow self-burning on a helical-type fusion reactor (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Sakamoto, J. Miyazawa, H. Yamada, S. Masuzaki, A. Sagara
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 52 ページ: 083006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modelling of the pellet deposition profile and 7B-induced drift displacement in non-axisymmetric configurations (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Matsuyama, F. Koechl, B. Pegourie, R. Sakamoto, G. Motojima and H. Yamada
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 52 ページ: 123017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging spectroscopy diagnosis of internal electron temperature and density distributions of plasma cloud surrounding hydrogen pellet in the Large Helical Device (2012)
  • 著者名/発表者名: G. Motojima, R. Sakamoto, M. Goto, A. Matsuyama, J.S. Mishra and H. Yamada
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 83 ページ: 093506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling of Drift Displacement of the Pellet Ablated Material for Outboard Side Injection in Large Helical Device (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Matsuyama, F. Koechl, B. Pegourie, R. Sakamoto, G. Motojima and H. Yamada
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 ページ: 1303006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fueling characteristics of supersonic gas puffing applied to large high-temperature plasmas in the Large Helical Device (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Murakami, J. Miyazawa, C. Suzuki, I. Yamada, T. Morisaki, R. Sakamoto and H. Yamada
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 巻: 54 ページ: 055006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Cross-Field Transport of Pellet Plasmoid in LHD (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Sakamoto and H. Yamada
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 6 ページ: 1402085
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of three-dimensional motion of the pellet ablatant in the Large Helical Device (2011)
  • 著者名/発表者名: J.S. Mishra, R. Sakamoto, A. Matsuyama, G. Motojima and H. Yamada
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 51 ページ: 083039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and performance of a punch mechanism based pellet injector for alternative injection in LHD (2011)
  • 著者名/発表者名: J.S. Mishra, R. Sakamoto, G. Motojima, A. Matsuyama and H. Yamada
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 82 ページ: 023505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Progress in the Integrated Development of the Helical System (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada, M. Kobayashi , J. Miyazawa , R. Sakamoto
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 巻: 58 ページ: 12-28
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detachment stabilization with n/m=1/1 resonant magnetic perturbation field applied to the stochastic magnetic boundary of the Large Helical Device (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, H. Yamada
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 17 ページ: 056111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advanced operational regime with internal diffusion barrier on LHD (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Sakamoto, H. Yamada, M. Kobayashi, J. Miyazawa
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 巻: 58 ページ: 53-60
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Advanced Pellet Injector Systems for Plasma Fueling (2009)
  • 著者名/発表者名: R. Sakamoto and H. Yamada
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 4 ページ: 002
  • 査読あり
• [雑誌論文] The LHD experimental group, Model prediction of impurity retention in stochastic magnetic boundary and comparison with edge carbon emission in LHD (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, Y. Feng, S. Morita, M.B. Chowdhuri, M. Goto, S. Masuzaki, N. Ohyabu, T. Morisaki, H. Yamada
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 390-391 ページ: 325-329
  • 査読あり
• [学会発表] 新しい点火領域に向けた超高密度プラズマの生成と制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田弘司
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第29回年会
  • 発表場所: クローバープラザ/福岡県春日市
  • 年月日: 20121100
• [学会発表] 高密度点火シナリオを実現するために必要となる粒子供給特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂本隆一
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第29回年会
  • 発表場所: クローバープラザ/福岡県春日市
  • 年月日: 20121100
• [学会発表] Modeling of pellet ablation and homogenization for outboard side injection in the Large Helical Device (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Matsuyama
  • 学会等名: 38th European Physical Society Conference on Plasma Physics
  • 発表場所: Strasbourg/France
  • 年月日: 20110600
• [学会発表] 共鳴摂動磁場を用いたデタッチメントの安定保持実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林政弘
  • 学会等名: 第27回プラズマ・核融合学会
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 20101100
• [学会発表] Overview of Results from the Large Helical Device (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada
  • 学会等名: 23rd IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Daejon/ Korea
  • 年月日: 20101000
• [学会発表] Observation of three-dimensional motion of pellet ablatant in LHD (2010)
  • 著者名/発表者名: J.S. Mishra
  • 学会等名: 37th European Physical Society Conference on Plasma Physics
  • 発表場所: Dublin/Ireland
  • 年月日: 20100600
• [学会発表] 実時間密度制御性を備えたペレット入射装置の開発とLHDプラズマ実験への適用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂本隆一
  • 学会等名: 第8回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 高山市民文化会館
  • 年月日: 20100600
• [学会発表] Effects of Pellet Fueling and Wall Recycling on Plasma Confinement in LHD (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Sakamoto
  • 学会等名: 19th International Conference on Plasma Surface Interactions
  • 発表場所: San Diego/California/USA
  • 年月日: 20100500
• [学会発表] LHDにおける高核融合三重積達成の条件 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮澤順一
  • 学会等名: 第26回プラズマ・核融合学会
  • 発表場所: 京都市国際交流会館
  • 年月日: 20091200
• [学会発表] Detached divertor plasma physics with the stochastic magnetic field of LHD (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi
  • 学会等名: 51st DPP Meeting of The American Physica Society
  • 発表場所: Atlanta/Georgia/USA
  • 年月日: 20091100
• [学会発表] Bessel function model of the electron pressure profile normalized by gyro-Bohm type parameter dependence (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Miyazawa
  • 学会等名: Asian Plasma and Fusion Association 2009/Asia-Pacific Plasma Theory Conference 2009
  • 発表場所: Aomori/Japan
  • 年月日: 20091000
• [学会発表] Achievements and Continued New Phase of Large Helical Device Project (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada
  • 学会等名: Asian Plasma and Fusion Association 2009/Asia-Pacific Plasma Theory Conference 2009
  • 発表場所: Aomori/ Japan
  • 年月日: 20091000
• [学会発表] Heating power dependence of the fusion triple product in high-density internal diffusion barrier plasmas in LHD (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Miyazawa
  • 学会等名: 18th International Toki Conference
  • 発表場所: Toki/Japan
  • 年月日: 20081200
• [学会発表] LHDにおける高密度内部拡散障壁プラズマの分布形状と閉じ込め改善度 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮澤順一
  • 学会等名: 第25回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 栃木県総合文化センター
  • 年月日: 20081200
• [学会発表] LHDにおける固体水素ペレットの溶発挙動と粒子供給特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂本隆一
  • 学会等名: 第7回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 青森市民ホール
  • 年月日: 20080600
• [学会発表] ヘリカル方式による核融合科学の構築 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田弘司
  • 学会等名: 第7回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 青森市民ホール
  • 年月日: 20080600
• [備考]
  • URL: http://iis.lhd.nifs.ac.jp/