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2013 年度 研究成果報告書

統合モデルによるトカマク炉心プラズマ動特性の解明とシミュレータの開発

研究課題

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研究課題/領域番号 23360416
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 核融合学
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

小関 隆久  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・六ヶ所核融合研究所, 嘱託 (50354577)

研究分担者 林 伸彦  独立行政法人日本原子力研究開発機, 核融合研究開発部門・那珂核融合研究所, 研究主幹 (10354573)
本多 充  独立行政法人日本原子力研究開発機, 核融合研究開発部門・那珂核融合研究所, 研究員 (90455296)
濱松 清隆  独立行政法人日本原子力研究開発機, 核融合研究開発部門・那珂核融合研究所, 研究主幹 (20354574)
清水 勝宏  独立行政法人日本原子力研究開発機, 核融合研究開発部門・那珂核融合研究所, 嘱託 (30391262)
藤田 隆明  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70354602)
連携研究者 相羽 信行  独立行政法人日本原子力研究開発機, 核融合研究開発部門・六ヶ所核融合研究所, 主任副主幹 (20414584)
星野 一生  独立行政法人日本原子力研究開発機, 核融合研究開発部門・六ヶ所核融合研究所・, 研究員 (50513222)
白石 淳也  独立行政法人日本原子力研究開発機, 核融合研究開発部門・那珂核融合研究所, 研究員 (60513223)
鈴木 隆博  独立行政法人日本原子力研究開発機, 核融合研究開発部門・那珂核融合研究所, 研究主幹 (60354594)
矢木 雅敏  独立行政法人日本原子力研究開発機, 核融合研究開発部門・六ヶ所核融合研究所, 研究主幹 (70274537)
ビアワーゲ アンドレアス  独立行政法人日本原子力研究開発機, 核融合研究開発部門・六ヶ所核融合研究所, 研究員 (10584691)
井手 俊介  独立行政法人日本原子力研究開発機, 核融合研究開発部門・那珂核融合研究所, 研究主席 (20354590)
滝塚 知典  大阪大学, 招聘教授 (40354576)
福山 淳  京都大学, 工学研究科, 教授 (60116499)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード統合モデル / トカマク / 炉心プラズマ / シミュレータ / 熱粒子輸送 / MHD / ダイバータ
研究概要

複雑さや非線形さを持つトカマク核融合炉のプラズマを制御するため、プラズマの主要な物理要素の理論的モデルを開発し、それらのモデルの統合により、各物理モデルを矛盾なく扱える統合シミュレーションコードを開発した。ここでは、コアプラズマ熱・粒子輸送コードを統合コードのプラットフォームとして、加熱・電流駆動、MHD安定性、ダイバータ、高エネルギー粒子等の各モデルを結合し、統合コードを構築した。開発した統合コードを用いて、炉心プラズマの複雑現象の解明や実験との検証を行い、炉心プラズマの制御に向けた指針を示した。この統合コードは、トカマク核融合炉のプラズマ・シミュレータの原型版の開発に資するものである。

  • 研究成果

    (45件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 17件) 学会発表 (28件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] On kinetic resistive wall mode theory with sheared rotation2014

    • 著者名/発表者名
      J. Shiraishi, N. Miyato, and G. Matsunaga
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 9巻 ページ: 3403027-1, 3403027-4

    • DOI

      10.1585/pfr.9.3403027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of low-n shear Alfven modes driven by energetic N-NB ions in JT-60U2014

    • 著者名/発表者名
      A. Bierwage, Y. Todo, N. Aiba and K. Shinohara
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 54巻(印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Integrated simulation study of ELM pacing by pellet injection in ITER2014

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, N. Aiba, T. Takizuka and N. Oyama
    • 雑誌名

      Contrib. Plasma Physics

      ページ: 599-604(6)

    • DOI

      10.1002/ctpp.201410040

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental analyses and predictive simulations of toroidal rotation driven by the neoclassical toroidal viscosity in rippled tokamaks2014

    • 著者名/発表者名
      M. Honda, S. Satake, Y. Suzuki, G. Matsunaga, K. Shinohara, M. Yoshida, A. Matsuyama, S. Ide and H. Urano
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 54巻(印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduction of ELM energy loss by pellet injection for ELM pacing2013

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, N. Aiba, T. Takizuka and N. Oyama
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 53巻 ページ: 123009(10)

    • DOI

      10.1088/0029-5515/53/12/123009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of the transport-code framework forself-consistent predictions of rotation and the radial electric field2013

    • 著者名/発表者名
      M. Honda, S. Ide, T. Takizuka, N. Hayashi, M. Yoshida, M. Yagi and T. Fujita
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 53巻 ページ: 073050(11)

    • DOI

      10.1088/0029-5515/53/7/073050

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of convective amplification of n = 1 energetic particle modes for N-NB ion dynamics in JT-60U2013

    • 著者名/発表者名
      A. Bierwage, K. Shinohara, N. Aiba and Y. Todo
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 53巻 ページ: 073007-1, 073007-12

    • DOI

      10.1088/0029-5515/53/7/073007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of plasma rotation on the linear physics of resistive wall modes in tokamaks2013

    • 著者名/発表者名
      N.Aiba, J. Shiraishi and M. Hirota
    • 雑誌名

      Plasma Phys. Control. Fusion

      巻: 55巻 ページ: 074002(7)

    • DOI

      10.1088/0741-3335/55/7/074002

    • 査読あり
  • [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: 52巻 ページ: 023021-1, 023021-12

    • DOI

      10.1088/0029-5515/52/2/023021

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation Study of L/H Transition with Self-Consistent Integrated Modelling of Core and SOL/Divertor Transport2012

    • 著者名/発表者名
      M.Yagi, K. Shimizu, T. Takizuka, M. Honda, N. Hayashi, K. Hoshino, A. Fukuyama
    • 雑誌名

      Contrib. Plasma Phys

      巻: 52巻 ページ: 372-378

    • DOI

      10.1002/ctpp.201210019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation Study of an Extended Divertor Leg for Heat Control in the SlimCS DEMO Reactor2012

    • 著者名/発表者名
      K. Hoshino, K. Shimizu, N. Asakura, T. Takizuka, M. Nakamura, K. Tobita
    • 雑誌名

      Contrib. Plasma Phys

      巻: 52巻 ページ: 550-554

    • DOI

      10.1002/ctpp.201210048

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical analysis of key factors for the appearance of grassy ELMs in tokamak plasmas2012

    • 著者名/発表者名
      N. Aiba and N. Oyama
    • 雑誌名

      Nucl. Fusion

      巻: 52巻 ページ: 114002(8)

    • DOI

      10.1088/0029-5515/52/11/114002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Integrated modeling of whole tokamak plasma2011

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, M. Honda, K. Hoshino, K. Hamamatsu, K. Shimizu, T. Takizuka, T. Ozeki, A. Fukuyama
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 6巻 ページ: 2403065

    • DOI

      10.1585/pfr.6.2403065

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Integrated simulation of ELM triggered by a pellet through energy absorption and transport enhancement2011

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, V. Parail, F. Koechl, N. Aiba, T. Takizuka, S. Wiesen, P.T. Lang, N. Oyama and T. Ozeki
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 51巻 ページ: 103030

    • DOI

      10.1088/0029-5515/51/10/103030

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alpha particle driven toroidal rotation in burning plasmas2011

    • 著者名/発表者名
      M. Honda, T. Takizuka, K. Tobita, G. Matsunaga and A. Fukuyama
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 51巻 ページ: 073018

    • DOI

      10.1088/0029-5515/51/7/073018

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of the detachment modelling in the SONIC simulation2011

    • 著者名/発表者名
      K. Hoshino, et al
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials

      巻: 415巻 ページ: S549-S552

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2011.01.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of plasma rotation on the linear physics of resistive wall modes in tokamaks2011

    • 著者名/発表者名
      N. Aiba, J. Shiraishi and M. Hirota
    • 雑誌名

      Plasma Phys. Control. Fusion

      巻: 6巻 ページ: 2403065-1, 2403065-8

    • DOI

      10.1585/pfr.6.2403065

    • 査読あり
  • [学会発表] Divertor study on Demo reactor2013

    • 著者名/発表者名
      K.Hoshino, et al
    • 学会等名
      23rd International Toki Conference
    • 発表場所
      Toki, Japan
    • 年月日
      20131118-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of the backflow model for impurity exhaust in Monte-Carlo calculation2013

    • 著者名/発表者名
      K.Hoshino, et al.
    • 学会等名
      14th International Workshop on Plasma Edge Theory in Fusion Devices
    • 発表場所
      Cracow, Poland
    • 年月日
      20130923-25
  • [学会発表] Integrated simulation study of ELM pacing by pellet injection in ITER2013

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, et al
    • 学会等名
      14th Int. Workshop on Plasma Edge Theory in Fusion Devices
    • 発表場所
      Cracow Poland
    • 年月日
      20130923-25
  • [学会発表] Investigation of the JT-60SA operation scenarios combined with integrated real-time controls2013

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, et al
    • 学会等名
      40th EPS Conference on Plasma Physics
    • 発表場所
      Espoo Finland
    • 年月日
      20130701-05
  • [学会発表] TAEによるアルファ粒子異常輸送が核燃焼トカマク・プラズマに及ぼす影響の数値シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      濱松清隆, 他
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島県東広島市
    • 年月日
      2013-03-26
  • [学会発表] トロイダル回転による磁気流体力学平衡の変化がもたらす抵抗性壁モード安定化2013

    • 著者名/発表者名
      白石淳也
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-26
  • [学会発表] Reduction of ELM energy loss by pellet injection for ELM pacing2012

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, et al
    • 学会等名
      24th IAEA Fusion Energy Conference
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      20121008-13
  • [学会発表] Impact of plasma rotation on MHD physics in tokamaks - Theory and numerical applications2012

    • 著者名/発表者名
      N. Aiba, J. Shiraishi, M. Hirota, M. Yagi, W. A. Cooper, R. Gruber
    • 学会等名
      2012 Varenna-Lausanne International Workshop
    • 発表場所
      Varenna, Italy
    • 年月日
      20120827-31
    • 招待講演
  • [学会発表] Approach for efficient linear MHD analysis without spectrum pollution in tokamaks2012

    • 著者名/発表者名
      N. Aiba, W. A. Cooper and R. Gruber
    • 学会等名
      39th EPS Conference on Plasma Phys
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      20120702-06
  • [学会発表] Numerical analysis of tungsten erosion at the plasma facing surface in DEMO Reactor2012

    • 著者名/発表者名
      K. Hoshino, M. Toma, K. Shimizu, N. Asakura, K. Tobita, A. Hatayama, T. Takizuka
    • 学会等名
      20th international conference of Plasma Surface Interactions
    • 発表場所
      Aachen, Germany
    • 年月日
      20120521-25
  • [学会発表] TOPICSとOFMCを用いたトロイダル運動量と径電場の輸送シミュレーション2012

    • 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
      福岡県春日市
    • 年月日
      2012-11-27
  • [学会発表] Stabilization of Resistive Wall Modes by Magnetohydrodynamic Equilibrium Change Induced by Plasma Toroidal Rotation2012

    • 著者名/発表者名
      白石淳也
    • 学会等名
      第24回IAEA核融合エネルギー会議
    • 発表場所
      米国サンディエゴ
    • 年月日
      2012-10-10
  • [学会発表] Predictive Transport Simulations Consistent with Rotation and Radial Electric Field Using TOPCIS with OFMC2012

    • 著者名/発表者名
      本多充
    • 学会等名
      第24回IAEA核融合エネルギー会
    • 発表場所
      米国サンディエゴ
    • 年月日
      2012-10-09
  • [学会発表] トカマク輸送コードにおけるトロイダル運動量・径電場モデリング2012

    • 著者名/発表者名
      本多充
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      兵庫県西宮市
    • 年月日
      2012-03-27
  • [学会発表] アルファ粒子異常輸送が核燃焼トカマク・プラズマに及ぼす影響の数値シミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      濱松清隆
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      兵庫県西宮市
    • 年月日
      2012-03-25
  • [学会発表] トカマク DEMO 炉の ELM 抑制共鳴磁場擾乱用ヘリカル状フェライト鋼設置2011

    • 著者名/発表者名
      滝塚知典, 他
    • 学会等名
      Plasma Conference 2011
    • 発表場所
      石川県金沢市
    • 年月日
      20111122-25
  • [学会発表] コアと周辺プラズマ輸送の統合モデルによる LH 遷移のシミュレーション2011

    • 著者名/発表者名
      清水勝宏, 他
    • 学会等名
      Plasma Conference 2011
    • 発表場所
      石川県金沢市
    • 年月日
      20111122-25
  • [学会発表] Integrated simulation study of ELM pacing by pellet injection with TOPICS-IB2011

    • 著者名/発表者名
      林伸彦
    • 学会等名
      Plasma Conference 2011
    • 発表場所
      石川県金沢市
    • 年月日
      20111122-25
  • [学会発表] Integrated simulation study of ELM pacing by pellet injection with TOPICS-IB2011

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, et al
    • 学会等名
      13th International Workshop on H-mode Physics and Transport Barriers
    • 発表場所
      Oxford, UK
    • 年月日
      20111010-12
  • [学会発表] 原子力機構における統合シミュレーションの進展2011

    • 著者名/発表者名
      林伸彦, 他
    • 学会等名
      プラズマシミュレータシンポジウム2011
    • 発表場所
      岐阜県土岐市
    • 年月日
      20110913-14
    • 招待講演
  • [学会発表] On the analysis method for momentum transport experiments2011

    • 著者名/発表者名
      T. Takizuka, et al
    • 学会等名
      1st Asia Pacific Transport Working Group International Conference
    • 発表場所
      日岐阜県土岐市
    • 年月日
      20110614-17
  • [学会発表] New Plasma Regime and Physics Research in JT-60SA towards ITER and DEMO2011

    • 著者名/発表者名
      藤田隆明
    • 学会等名
      Plasma Conference 2011
    • 発表場所
      石川県金沢市
    • 年月日
      2011-11-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Simulation study of L/H transition with self-consistent integrated modelling of core and SOL/divertor transport2011

    • 著者名/発表者名
      M. Yagi, et al
    • 学会等名
      13th International Workshop on Plasma Edge Theory in Fusion Devices
    • 発表場所
      South Lake Tahoe, USA
    • 年月日
      2011-09-21
    • 招待講演
  • [学会発表] ELMペーシングのためのペレット入射によるELMエネルギー損失の低減」

    • 著者名/発表者名
      林伸彦, 他
    • 学会等名
      第29回プラズマ・核融合学会年会
    • 発表場所
      福岡
  • [学会発表] 不純物輸送モンテカルロコードにおけるドーム下からの逆流モデル

    • 著者名/発表者名
      清水勝宏, 星野一生, 川島寿人, 滝塚知典
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第29回年会
    • 発表場所
      日市クローバープラザ
  • [学会発表] SONICとSOLPSによるJT-60U非接触ダイバータプラズマモデリング

    • 著者名/発表者名
      星野一生, 清水勝宏, 滝塚知典, 中村誠
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第29回年会
    • 発表場所
      日市クローバープラザ
  • [学会発表] ITERにおけるペレット入射によるELM制御の統合シミュレーション

    • 著者名/発表者名
      林伸彦, 他
    • 学会等名
      第30回プラズマ・核融合学会年会
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] ペレットによるELM制御の統合シミュレーション

    • 著者名/発表者名
      林伸彦, 他
    • 学会等名
      第11回核燃焼プラズマ統合コード研究会
    • 発表場所
      福岡

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公開日: 2015-06-25  

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