2016 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of collisional-radiative models and a neutral transport code with accurate internal states of atomic and molecular hydrogen
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25400532
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
澤田 圭司 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (40262688)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 水素分子 / 振動状態 / 回転状態 / 衝突輻射モデル / ダイバータプラズマ / 再結合プラズマ / 分子活性化再結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プラズマ中の水素分子の各種反応の速度係数は始状態の振動・回転状態に大きく依存する。このため、我々は水素分子の電子・振動・回転状態の計4133準位を区別した水素分子衝突輻射モデルを構築し、整備を進めた。今年度、電子基底状態の振動・回転状態ポピュレーションに影響を与える過程として、水素原子衝突・水素分子衝突・プロトン衝突を組み込んだ。原型炉(SlimCS)の非接触ダイバータプラズマに水素分子(300 Kのポピュレーション分布)が入射した場合の電子・振動・回転状態ポピュレーションの時間変化を計算して分子活性化再結合の速度係数を計算したところ、振動・回転状態ポピュレーションの増加に伴い速度係数は増大し、最大で従来考えられているものより20倍程度大きくなる結果が得られた。
我々が開発を進めている中性粒子輸送コードでは、これまで水素原子と水素分子間の衝突に関して弾性衝突しか考慮されていなかった。今年度、水素原子の衝突により水素分子の振動・回転状態が変化する過程(S.A. Wrathmall, D.R. Flower, J. Phys. B, 40, 3221-3230 (2007))を新たに組み込んだ。
SlimCS の非接触ダイバータプラズマ生成に対する水素原子ライマン線の輻射輸送の影響の評価を行った。水素原子の準位を詳細に扱い、磁場(ゼーマン効果)の影響について調べた。2次元流体シミュレーション(SONICコード)に水素原子の光子吸収過程(輻射輸送効果)に関する計算モジュールを組み込み、原型炉における輻射輸送が非接触ダイバータ生成への影響について調べた。ゼーマン分離を計算し、さらに偏光を考慮して光の放出・吸収を計算した結果は、ゼーマン効果を無視した計算結果と大きな相違がないことがわかった。
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