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2014 年度 実施状況報告書

安全性向上の観点からの核融合発電プラントシステム設計最適化

研究課題

研究課題/領域番号 24760704
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

後藤 拓也  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30509518)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2017-03-31
キーワード核融合炉システム設計 / 安全性 / 設計パラメータ最適化
研究実績の概要

平成26年度は昨年度に引き続きプラントシステム解析コードの整備、特にシステム設計コードのおよび炉心プラズマ運転解析モデルの改良を行った。具体的には平成24年度から開発を開始したヘリカルプラズマの1次元粒子・エネルギーバランスモデルを改良し、三次元平衡・新古典輸送との連成計算を可能にしたほか、外部加熱パワーの制御手法を確立した。これにより基本運転モードの運転条件の定量的な明確化が進行した。またシステム設計コードについては、並行して職務として行っているヘリカル核融合炉概念設計の知見も生かしてコストおよびプラントパワーフローモデルの大幅な改良を進めた。これにより熱効率を除く部分でのシステムコードの自己完結性が大きく向上し、また上記1次元コードとの対応性を高めることで、より定量的に確度の高い解析が可能となった。これらの作業により、両コードのプラントシステム解析コードへの統合作業がほぼ完了した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

並行して職務として行っているヘリカル核融合炉概念設計活動において、炉心プラズマ運転シナリオ解析コードの改良が最優先事項となり、また建設・メンテナンス手法の検討作業にも本格的に着手したため、本研究に充てられるエフォートが当初の見込みを下回った。このため、特に昨年度から遅れが生じていた熱流動計算については、条件設定の洗い出しをするなどの検討はある程度進んだものの、未だデータベース構築のための本格的な計算には着手できていない状況である。

今後の研究の推進方策

今年度が最終年度であるため、まずは大幅に遅れている熱流動計算について、年度半ばまでに少なくとも一種類(並行して行っているヘリカル核融合炉設計で採用されているブランケット方式が最有力候補)についてのデータベース構築を目指す。
データベース構築が間に合わない、または構築はできても結果として広いパラメータ領域を扱うプラントシステム解析コードへの適用が難しい状況になることも想定し、プラントシステム解析コードについては、熱効率等の不明確なパラメータについてはそれもパラメータスキャンの対象とすることで先に本格的なパラメータスキャンに着手する。以降はデータベースの構築の進捗具合を見ながら両者の対応を取って計算結果を分析することで、当初目標としていた解析と同等の結果の取得を目指す。
年度後半は年度前半での解析を基にしてよりパラメータ領域を絞り込んだ詳細解析を実施し、解析結果の分析および設計指針に向けた提言をまとめる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Integrated Physics Analysis of Plasma Start-up Scenario of Helical Reactor FFHR-d12015

    • 著者名/発表者名
      T. Goto, J. Miyazawa, R. Sakamoto, R. Seki, C. Suzuki, M. Yokoyama, S. Satake, A. Sagara, the FFHR Design Group
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 未定 ページ: 未定

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Study on the operational control of helical fusion reactor FFHR-d12014

    • 著者名/発表者名
      Takuya Goto, Junichi Miyazawa, Ryuichi Sakamoto, Osamu Mitarai, Akio Sagara, the FFHR Design Group
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 89 ページ: 2451-2455

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.03.015

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ヘリカル核融合炉FFHRのプラズマ立ち上げの物理解析2014

    • 著者名/発表者名
      後藤 拓也、坂本 隆一、宮澤 順一、鈴木 千尋、關 良輔、横山 雅之、相良 明男、FFHR設計グループ
    • 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(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
  • [学会発表] Improvement of the cost and BOP models for LHD-type helical fusion reactors2014

    • 著者名/発表者名
      T. Goto, J. Miyazawa, H. Tamura, T. Tanaka, N. Yanagi, A.Sagara and the FFHR Design Group
    • 学会等名
      24th International Toki Conference
    • 発表場所
      Toki, Gifu, Japan
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-07
  • [学会発表] Integrated Physics Analysis of Plasma Operation Control Scenario of Helical Reactor FFHR-d12014

    • 著者名/発表者名
      T. Goto, R. Sakamoto, J. Miyazawa, R. Seki, C. Suzuki, M. Yokoyama, A. Sagara, the FFHR Design Group
    • 学会等名
      25th IAEA Fusion Energy Conference
    • 発表場所
      St. Petersburg, Russia
    • 年月日
      2014-10-13 – 2014-10-18
  • [学会発表] LHD型ヘリカル核融合炉のコストモデルの改良とシステム設計への適用2014

    • 著者名/発表者名
      後藤 拓也、宮澤 順一、田村 仁、田中 照也、柳 長門、相良 明男、FFHR設計グループ
    • 学会等名
      第10回核融合エネルギー連合講演会
    • 発表場所
      エポカルつくば(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2014-06-20 – 2014-06-21

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公開日: 2016-06-01  

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