非等方アブレーション圧力により形状変化するペレットと電磁場との相互作用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560719
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 石崎 龍一 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (60301727)
• Keywords: ペレット / アブレーション / 衝撃波 / CIP

Research Abstract

ペレットアブレーションについては、これまでいくつかのモデルが提唱されているが、いずれも一次元球対称を基本としている。しかし、磁力線方向からの加熱を考慮すると現象はかなり異なる。そこで半径2mmの球状ペレットが、電子温度2keV、密度10^<19>m^<-3>の背景プラズマおいてアブレーションする様子の計算機シミュレーションを行った。但し、ここでは、磁場は加熱方向についてのみ寄与し,電磁力は働かないと仮定している。
ペレットを北極と南極方向から加熱すると、アブレーション圧力は両極上で最も高く、赤道上で最も低くなる。この圧力不均一は数MPaに達するため、ペレットは歪みを生じ、円盤状に変形する。つまりペレットの赤道上の断面積が増大する。そのため磁力線に沿った熱流の受面積が増大し、アブレーション率も増加する。一方で、アブレーションによりペレットの体積は減少し続けている。そのため、赤道上の断面積は40μsで最大となり、以降は減少に転じ、それとともにアブレーション率も減少し、その結果ペレットのライフタイムは60μsになる。一方、一次元球対称を仮定した場合は、変形が生じないため、・熱流の受面積は単調に減少する。よってアブレーション率も単調減少となり、ライフタイムは100μsになる。従って、磁力線方向からの加熱を考慮すると、ライフタイムが短くなることが明らかになった。この傾向は、初期条件を変えても同様である。
今後は、電磁力を考慮し、トーラスプラズマ中における低温高密度のアブレーション雲の運動について明らかにする