| 研究課題/領域番号 |
24360379
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
飯尾 俊二 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 准教授 (90272723)
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| 研究分担者 |
筒井 広明 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教 (20227440)
嶋田 隆一 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (40206181)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 磁場閉じ込め / ヘリカル磁場 / 位置安定性 / トカマク / 核融合炉 / 垂直位置変位事象 |
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| 研究概要 |
縦長断面のトカマク装置で問題となっている垂直位置変位事象(VDE)が、局所的な外部ヘリカル磁場により抑制できることを、小型装置を製作して実証することを本研究の目的としている。
H24年度は主に、真空容器、及び各種コイル系の設計・製作を行った。楕円度1.8のプラズマ生成と所有鉄芯の使用を前提とし、プラズマ閉じ込め領域のトロイダル磁場リップルを2%以下とするためにコイルの本数は16本として、真空容器が最も大きくなるように設計した。最適なトロイダル磁場コイル形状・配置を求めるために、有限要素法を用いた磁場解析を行った。巻き線はエナメル平角銅線をエッジワイズ巻きする事で、非常に高い線占積率で隙間なく巻く事が可能となる。こうして設計した真空容器と試作トロイダル磁場コイル1本を外注し、それらが納入された。
次にポロイダル磁場コイルの配置を決定した。ポートに干渉しないようにコイル本数・配置を動かしながら軸対称のMHD平衡計算を繰り返し、縦長断面のプラズマを生成可能か調べた。その結果、コイル4本の簡易な組み合わせであっても高楕円度のトカマク磁場配位が実現可能で、さらにダイバータ配位となる事も確認した。
トロイダル磁場系については、コイル支持構造の応力解析、コンデンサ電源の通電試験も行った。コイルをトーラス外側のみで支える構造にすることにより、大幅に支持材の応力が低減され、FRP材で十分電磁力を支えられることを応力解析で確かめた。
装置の設計・製作に並行して、垂直位置安定性解析のためのエネルギー原理に基づく平衡計算コードの開発を進めた。回路方程式から自由エネルギーを導き、電源をも含めた系全体の時間発展、さらに位置不安定性について評価する。この方法ではディラプションの時間発展も、3次元で模擬出来る。H24年度は第一段階としてプラズマを線電流で近似して、安定平衡解を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初トロイダル磁場コイルを研究室で巻く予定であったが十分な強度と精度が得られないことが判明した。
核融合装置用コイル製作の実績のある専門業者から見積もりを取ると、本科研費の予算では購入できない額であった。そのため、コイルを現実的費用で巻いてもらえる業者を探し出して1本試作し、本研究で製作中の装置に使用できるかどうか確かめた。こうした経緯で、トロイダル磁場コイル製作が平成25年度にずれ込んだ。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成25年度半ばにトカマク装置を組み上げ、コイル通電試験、真空引き、ベーキング、放電洗浄を経て、放電調整に入る。そして、フィードバック制御を最適化し、プラズマ垂直位置安定化の実験を開始する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
16本のトロイダル磁場コイルを製作し、平成25年度研究費と合わせてコイル支持構造、装置据付架台と容器内支持構造を調達し、トカマク装置を完成させる。
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