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2010 年度 実績報告書

実形状多流体トカマク輸送コードによるプラズマ回転と閉じ込め改善の研究

研究課題

研究課題/領域番号 22760667
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

本多 充  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究員 (90455296)

キーワードプラズマ回転 / 輸送シミュレーション / 径方向電流トルク / アルファ粒子 / トカマク / 新古典輸送 / 異常粒子輸送モデル / 体積拡大
研究概要

多流体輸送コードTASK/TXを実形状平衡に対応させるための研究を進展させた。結合する平衡コードをプラズマ体積が拡大するフェーズの解析にも適用させるため、磁束保存平衡スキームを改良した。
TASK/TXの粒子輸送は連続の式によって扱われるために直接的に粒子拡散係数を方程式に含めることが出来ないため、準線形理論に基づく乱流粒子輸送を起こすモデルを導入し、径電場との関連性も含めモデルの物理的・数値的性質を明らかにした。さらに、二流体方程式系と適合する新古典輸送モデルを開発し、それを導入して様々な新古典的性質が再現できているかどうかを調べた。
粒子軌道追跡モンテカルロコードOFMCを改良して、径方向電流トルクを評価できるようにした。欧州の同種のコードとトルクについてベンチマークを行った結果、極めて高い一致を示した。この機能を用いて核融合実証炉で核反応が作り出すアルファ粒子が自発的なトルクを生じさせるかどうか研究を行った。理想軸対称系では正味のトルクは得られないことが分かった。この知見は、核融合試験炉における性能予測やモデル開発に大きく役立つものである。
(繰り越し分による研究)新古典現象による電子の遮蔽効果によって中性粒子ビーム入射によって電流が駆動されることが知られていたが、これまでのモデルは衝突率の依存性が含まれていなかった。また、TASK/TXモデリングにおいてもビームイオン運動方程式を解くに当たって遮蔽因子を陽に含めるかどうか分かっていなかった。モーメント法に基づく新古典的手法によって衝突率依存性を含む新しい遮蔽因子モデルを発見するとともに、TASK/TX方程式系では電子とビームイオンの摩擦項を含めることで遮蔽因子は陰に含まれることが分かった。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Collisionality dependence of a shielding factor of a beam driven current2012

    • 著者名/発表者名
      M. Honda, M. Kikuchi and M. Azumi
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: Vol. 52 ページ: 023021(12)

    • DOI

      doi:10.1088/0029-5515/52/2/023021

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neoclassical Transport Modeling Compatible with a Two-Fluid Transport Equation System2011

    • 著者名/発表者名
      M.Honda
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 6 ページ: 1403008(11pp)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation technique of free-boundary equilibrium evolution in plasma ramp-up phase2010

    • 著者名/発表者名
      M.Honda
    • 雑誌名

      Computer Physics Communications

      巻: 181 ページ: 1490-1500

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling of anomalous particle transport for dynamic transport simulations2010

    • 著者名/発表者名
      M.Honda
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 50 ページ: 095012(14pp)

    • 査読あり
  • [学会発表] Collisionality dependence of shielding factor of beam driven current2011

    • 著者名/発表者名
      M. Honda
    • 学会等名
      Plasma Conference 2011
    • 発表場所
      石川県金沢市
    • 年月日
      2011-11-23
  • [学会発表] DEMO炉級プラズマにおけるアルファ粒子駆動トロイダル回転の研究2010

    • 著者名/発表者名
      本多充
    • 学会等名
      第27回プラズマ・核融合学会年会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      2010-12-02
  • [学会発表] Alpha Particle-Driven Toroidal Rotation in Burning Plasmas2010

    • 著者名/発表者名
      M.Honda
    • 学会等名
      23^<rd> IAEA Fusion Energy Conference
    • 発表場所
      大田市会議場(韓国)
    • 年月日
      2010-10-14
  • [学会発表] TASK/TX方式の新古典輸送特性2010

    • 著者名/発表者名
      本多充
    • 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(岐阜県)
    • 年月日
      2010-06-11

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公開日: 2013-06-26  

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