トカマク炉の共鳴磁場摂動ヘリカルフェライト設置によるＥＬＭ抑制と熱粒子制御の研究

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24360382
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 滝塚 知典 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40354576)
• 研究分担者: 清水 勝宏 独立行政法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究員 (30391262) ; 福田 武司 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50354585) ; 福山 淳 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60116499)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 周辺プラズマ

研究実績の概要

トカマク原型炉にヘリカルフェライトを設置しRMPを形成してELMを抑制した後のダイバータ定常熱負荷の効率の良い低減策、Flux-Tube-Expansionダイバータを提案した。トロイダルコイル内側にポロイダル磁場カスプコイルを最適位置設置することにより、少ないカスプコイル電流値で十分な磁束管拡大と遠隔放射領域拡大ができることを示した。RMPがある周辺プラズマにおける粒子輸送の増大を調べるために、輸送シミュレーションコードTASK/TXの粒子輸送モデルを改良した。またTOPICS輸送コードによるELM抑制シミュレーションを進展させた。周辺プラズマを含む乱流輸送モデリングについてJT-60U実験と比較しつつジャイロ運動論解析および検証輸送シミュレーションを行い、原型炉運転シナリオ作成の信頼性を高めた。また流体シミュレーションにより、巨視的渦生成による周辺とコアを結合する非局所輸送機構を明らかにした。コア周辺プラズマのELM特性だけでなくSOL-ダイバータプラズマ中のELM伝搬特性について粒子シミュレーションコードPARASOLを用いて調べた。特にITER等の大型核燃焼トカマクにおける、内外ダイバータ非対称リサイクリングのELM熱負荷に対する影響を明らかにした。RMPによるダイバータ板熱負荷の局在化緩和に有効である非接触ダイバータについて、ダイバータ統合コードSONICを用いて非接触機構の解明シミュレーションを進めた。また周辺プラズマ流体モデルを非等方温度に拡張するとともに仮想ダイバータモデルを開発して、シミュレーション精度を高めることに成功した。低減熱負荷ダイバータと高機能機動性を考慮して、負三角度断面や誘導電流混成型高アスペクト比を採用した原型炉概念設計を始めた。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Combination of helical ferritic-steel inserts and flux-tube-expansion divertor for the heat control in tokamak DEMO reactor (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Takizuka, S. Tokunaga, K. Hoshino, K. Shimizu, N. Asakura
  • 雑誌名: J. Nucl. Mater. 巻: 46x ページ: 1-4
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.12.065
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SOL-divertor plasma simulations introducing anisotropic temperature with virtual divertor model (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Togo, T. Takizuka, M. Nakamura, K. Hoshino, Y. Ogawa
  • 雑誌名: J. Nucl. Mater. 巻: 46x ページ: 1-4
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.09.081
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of the particle transport in the private regionon the divertor plasma detachment (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Hoshino, K. Shimizu, T. Takizuka, N. Asakura
  • 雑誌名: J. Nucl. Mater. 巻: 46x ページ: 1-4
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.11.133
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gyrokinetic Analyses of Core Heat Transport in JT-60U Plasmas with Different Toroidal Rotation Direction (2015)
  • 著者名/発表者名: E. Narita, M. Honda, N. Hayashi, H. Urano, S. Ide, T. Fukuda
  • 雑誌名: Plasma Fusion Res. 巻: 10 ページ: 1403019(1-11)
  • DOI: 10.1585/pfr.10.1403019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fokker-Planck simulation of runaway electron generation in tokamak disruptions (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nuga, A. Matsuyama, M. Yagi, A. Fukuyama
  • 雑誌名: Plasma Fusion Res. 巻: 10 ページ: 1203006(1-2)
  • DOI: 10.1585/ pfr.10.1203006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simple and fast Poisson solver with arbitrary boundary shape and condition for PIC simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Takizuka, S. Azuma, A. Fukuyama, K. Shimizu
  • 雑誌名: Contrib. Plasma Phys. 巻: 54 ページ: 388-393
  • DOI: 10.1002/ctpp.201410043
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of the backflow model for simplified impurity exhaust in Monte-Carlo calculation (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hoshino, K. Shimizu, H. Kawashima, T. Takizuka, T. Nakano, S. Ide
  • 雑誌名: Contrib. Plasma Phys. 巻: 54 ページ: 404-408
  • DOI: 10.1002/ctpp.201410032
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Integrated simulation study of ELM pacing by pellet injection in ITER (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Hayashi, N. Aiba, T. Takizuka, N. Oyama
  • 雑誌名: Contrib. Plasma Phys. 巻: 54 ページ: 599-604
  • DOI: 10.1002/ctpp.201410040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation study of nonlocal transport from edge to core in tokamak plasmas (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yagi, A. Matsuyama, T. Takizuka
  • 雑誌名: Contrib. Plasma Phys. 巻: 54 ページ: 363-367
  • DOI: 10.1002/ctpp.201410042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Divertor Study on DEMO Reactor (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hoshino, N. Asakura, K. Shimizu, S. Tokunaga, T. Takizuka, Y. Someya, M. Nakamura, H. Utoh, Y. Sakamoto, K. Tobita
  • 雑誌名: Plasma Fusion Res. 巻: 9 ページ: 3403070 (1-8)
  • DOI: 10.1585/pfr.9.3403070
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhanced neo-classical resistivity due to the m/n = 1/1 MHD-mode deformation of the central core plasma column for the tokamak hybrid scenario (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Takizuka
  • 雑誌名: Nucl. Fusion 巻: 54 ページ: 092001(1-6)
  • DOI: 10.1088/0029-5515/54/9/092001
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 負三角度トカマクにおける輸送改善機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菊池満, 滝塚知典, 岸本泰明, 今寺賢志, 本多充, 長崎百伸, S. Medvedev, 古川勝
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] History of PARASOL (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Takizuka
  • 学会等名: 第20回NEXT研究会
  • 発表場所: 京都テルサ、京都
  • 年月日: 2015-01-13 – 2015-01-14
• [学会発表] 統合ダイバータコードSONICにおけるMPMDシステムの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水勝宏
  • 学会等名: 第20回NEXT研究会
  • 発表場所: 京都テルサ、京都
  • 年月日: 2015-01-13 – 2015-01-14
• [学会発表] On the Fluid Modeling of Neutral Particle Transport in a SOL Plasma (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Takizuka, S. Togo, Y. Ogawa
  • 学会等名: 第12回核燃焼プラズマ統合コード研究会
  • 発表場所: 九州大学応力研、春日
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] Simulation Study of SOL-Divertor Plasmas Using a Virtual Divertor Model (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Togo, T. Takizuka, M. Nakamura, K. Hoshino, Y. Ogawa
  • 学会等名: 第12回核燃焼プラズマ統合コード研究会
  • 発表場所: 九州大学応力研、春日
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] Progress of Integrated Modeling Code TASK (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Fukuyama
  • 学会等名: 第12回核燃焼プラズマ統合コード研究会
  • 発表場所: 九州大学応力研、春日
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-11
• [学会発表] Integrated Modeling of JT-60SA Plasma Operation Scenarios with Model Validation and Verification (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Hayashi, J. Garcia, M. Honda, K. Shimizu, K. Hoshino, S. Ide, G. Giruzzi, Y. Sakamoto, T. Suzuki, H. Urano
  • 学会等名: 第12回核燃焼プラズマ統合コード研究会
  • 発表場所: 九州大学応力研、春日
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-11
• [学会発表] Strategy for the Development of Tokamak DEMO Reactor with Hybrid Scenario (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Takizuka
  • 学会等名: Plasma Conference 2014/プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] Development of MPMD System in Integrated Divertor Code SONIC (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu, K. Hoshino, H. Kawashima, T. Takizuka
  • 学会等名: Plasma Conference 2014/プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] Simulation study using a virtual divertor model on the supersonic flow in SOL-divertor plasmas considering the anisotropic ion temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Togo, T. Takizuka, M. Nakamura, Y. Ogawa
  • 学会等名: Plasma Conference 2014/プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] Feasibility studies of Negative Triangular Tokamak Configuration for Fusion Reactor (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kikuchi, A. Fasoli, T. Takizuka, 他27名
  • 学会等名: Plasma Conference 2014/プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] ディスラプション制御に向けた統合シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 福山淳
  • 学会等名: Plasma Conference 2014/プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] TASK/TXによるトカマクプラズマ中の粒子輸送シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 金森涼介, 福山淳, 本多充
  • 学会等名: Plasma Conference 2014/プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] 原型炉ダイバータの熱制御に対する核融合出力及び不純物放射の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 星野一生, 朝倉伸幸, 清水勝宏, 徳永晋介
  • 学会等名: Plasma Conference 2014/プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] JT-60Uに置けるトロイダル回転分布の変化に伴う熱輸送特性のジャイロ運動論コードによる解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 成田絵美, 本多充, 林伸彦, 浦野創, 井手俊介, 福田武
  • 学会等名: Plasma Conference 2014/プラズマ・核融合学会第31回年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] Negative triangularity tokamak: stability limits and perspectives as fusion energy system (2014)
  • 著者名/発表者名: S.Yu. Medvedev, M. Kikuchi, L. Villard, T. Takizuka, 他11名
  • 学会等名: 25th IAEA Fusion Energy Conf.
  • 発表場所: StPetersburg, Russia
  • 年月日: 2014-10-13 – 2014-10-18
• [学会発表] Nonlocal Transport from Edge to Core in Tokamak Plasmas (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Miyato, M. Yagi, A. Matsuyama, T. Takizuka
  • 学会等名: 25th IAEA Fusion Energy Conf.
  • 発表場所: StPetersburg, Russia
  • 年月日: 2014-10-13 – 2014-10-18
• [学会発表] Studies of Impurity Seeding and Divertor Power Handling in Fusion Reactor (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hoshino, N. Asakura, K. Shimizu, S. Tokunaga
  • 学会等名: 25th IAEA Fusion Energy Conf.
  • 発表場所: StPetersburg, Russia
  • 年月日: 2014-10-13 – 2014-10-18
• [学会発表] Kinetic Integrated Modeling of Burning Start-up Phase in Tokamaks (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Fukuyama, H. Nuga, S. Murakami
  • 学会等名: 25th IAEA Fusion Energy Conf.
  • 発表場所: StPetersburg, Russia
  • 年月日: 2014-10-13 – 2014-10-18
• [学会発表] Kinetic Modelling of Divertor Fluxes during ELMs in ITER (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Hosokawa, A. Loarte, G. Huijsmans, T. Takizuka, N. Hayashi
  • 学会等名: 41st EPS conference on Plasma Physics
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-27
• [学会発表] 仮想ダイバータモデルを用いた周辺プラズマシミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 東郷訓, 滝塚知典, 中村誠, 星野一生, 小川雄一
  • 学会等名: 第10回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場、つくば
  • 年月日: 2014-06-19 – 2014-06-20
• [学会発表] 不純物イオンを含めたトカマクプラズマ中の多流体粒子輸送モデリング (2014)
  • 著者名/発表者名: 金森涼介, 本多充, 福山淳
  • 学会等名: 第10回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場、つくば
  • 年月日: 2014-06-19 – 2014-06-20
• [学会発表] Progress of understanding Negative Triangular Tokamak configuration (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kikuchi, A. Fasoli, T. Takizuka, 他21名
  • 学会等名: 4th Asia Pacific Transport Working Group
  • 発表場所: Kasuga, Japan
  • 年月日: 2014-06-10 – 2014-09-13
• [学会発表] Simulation study of non-local transport for edge cooling (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yagi, N. Miyato, A. Matsuyama, T. Takizuka
  • 学会等名: 4th Asia Pacific Transport Working Group
  • 発表場所: Kasuga, Japan
  • 年月日: 2014-06-10 – 2014-06-13
• [学会発表] Combination of helical ferritic-steel inserts and flux-tube-expansion divertor for the heat control in tokamak DEMO reactor (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Takizuka, S. Tokunaga, K. Hoshino, K. Shimizu, N. Asakura
  • 学会等名: 21st Int. Conf. on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-30
• [学会発表] SOL-divertor plasma simulations introducing anisotropic temperature with virtual divertor model (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Togo, T. Takizuka, M. Nakamura, K. Hoshino, Y. Ogawa
  • 学会等名: 21st Int. Conf. on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-30
• [学会発表] Influence of the particle transport in the private regionon the divertor plasma detachment (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hoshino, K. Shimizu, T. Takizuka, N. Asakura, T. Nakano
  • 学会等名: 21st Int. Conf. on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-30