2011 Fiscal Year Annual Research Report
核融合炉のトリチウム蓄積・排出評価のための理論およびシミュレーションコードの開発
| Project Area | Tritium Science and Technology for Fusion Reactor |
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19055005
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
大宅 薫 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (10108855)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 忠良 岡山理科大学, 総合情報学部, 教授 (90299173)
冨田 幸博 自然科学研究機構, 核融合科学研究所・ヘリカル研究部, 准教授 (40115605)
中村 浩章 自然科学研究機構, 核融合科学研究所・ヘリカル研究部, 准教授 (30311210)
清水 勝宏 日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (30391262)
畑山 明聖 慶応義塾大学, 理工学部, 教授 (10245607)
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| Keywords | 核融合 / トリチウム / プラズマ壁相互作用 / 周辺プラズマ / シミュレーション |
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| Research Abstract |
ダイバータコードSONICとコア輸送コードとの統合コードを用いて、Hモード遷移のシミュレーションを行い、トリチウム・不純物リサイクリングのダイナミックな特性を明らかにした。タングステン・ダイバータ板を想定した背景プラズマ輸送コード(SOLPS)-高Z不純物輸送コード(IMPGYRO)-損耗・再堆積コード(EDDY)の統合コード開発にも成功し、ITER BA IFERC-CSC超並列計算機を用いたJET-ILWを対象とした統合数値シミュレーションの提案に発展した。また、実機で発生するダスト(微粒子)のプラズマ軌道解析を進め、内側ダイバータから放出された微粒子(炭素、タングステン)の約30%が、外側ダイバータでは低速(<1m/s)で小さな(<1μm)微粒子のほとんどが昇華あるいは溶融するなど、炉壁のトリチウム蓄積へのダストの寄与を明らかにした。
一方、炭素の炭化トリチウム放出過程が時間・空間スケールの異なる二つの機構に因ること(MDコード)、タングステン・炭素混合層中の炭素原子の拡散に与えるトリチウムの影響(第一原理コード)など、実機条件での炉材料のトリチウム蓄積・放出挙動の詳細が明らかになった。
EDDYコードの複合化やACAT-DIFFUSEコードの三次元化など、プラズマ・壁相互作用素過程コードの精度向上と計算時間短縮のためのフィッティング公式の構築も進め、ダイバータ(炭素、タングステン)および第一壁(ベリリウム)におけるトリチウム蓄積速度を予測し、ITERの実機条件でタングステンへのトリチウムの蓄積速度が炭素に比べて1/100程度であることを示し、ダイバータ板としてのタングステンの優位性を明らかにした。また、実機における炭素・ベリリウム混合層やタイルギャップへの蓄積速度を評価して予測精度を向上させ、炉壁の昇温によるトリチウムの低減と除去効果を検討した。
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