研究課題
トカマク型核融合炉の炉心プラズマ設計において、大きな核融合出力と装置への負荷抑制が折り合う運転点の設定と、その運転点での出力定常制御は、発電装置としてのエネルギー規模を規定する本質的で重要な課題である。本研究は、大規模パラメータサーベイにより、核融合出力を定常維持すべきコアと発生したエネルギーを受け止めるべきダイバータの双方にとってコンシステントな密度制御ロジックの検討、開発を目標に行った。統合コードATLASは、輸送・平衡計算を中心に、制御研究に適したアクチュエータ・計測装置などの独立ハードウェアモジュール群を備え、また炉設計段階の広範なパラメータサーベイに堪える計算速度を重視するなど、炉設計を志向した方針で開発が続けられている。このコードを用いた1000ケース以上に及ぶ粒子輸送特性・制御設計に関するパラメータスキャンで得た定常解から、燃料供給を介した核融合炉コアの出力制御と、非接触ダイバータ構造を形成維持するための密度条件が両立する条件と制御手法の研究の絞り込みを行った。輸送特性およびペレットによる粒子供給制御に関するパラメータスキャンの解析結果から、コアにとって境界条件にあたるSOLダイバータプラズマ密度に対して、核融合出力がほぼ自律的輸送特性で決まり、輸送に抗する燃料供給制御により調整し得る余地は極めて限定的であることが明らかとなった。そのためグローバルな密度分布の条件を解明するという当初の方針を変更し、燃料である重水素とトリチウムの『比率』を制御する事によってコアとダイバータの出力と熱負荷を、幅広いパラメータレンジに対して整合的に制御する手法を提案し、統合輸送シミュレーションによって非常に有効かつロバストな制御が可能である事を確かめた。これにより、燃料供給による核融合出力制御が、粒子輸送特性に依存せず、SOLダイバータ密度制御と両立し得る事がわかった。
26年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2015 2014
すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)
Journal of Nuclear Material
巻: In Press ページ: In Press
http://dx.doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.12.065
