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ガス種依存性に着目した核融合非接触プラズマ中の輸送増大機構の解明

阐明非接触聚变等离子体中的输运增强机制，重点关注气体种类依赖性

基本信息

批准号：
21J11557
负责人：
夏目祥揮
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

環状型熱核融合発電炉のダイバータ板には、工学的許容熱負荷（10 MW/m2）を大きく上回る熱負荷（数百MW/m2）が加わると見積もられる。ダイバータ板への熱負荷を低減するために、プラズマと中性ガスの相互作用を利用して、ダイバータ板前面で熱流束を低減させる「非接触プラズマ」が期待されており、その物性を理解と制御が喫緊の課題である。非接触プラズマ中では、磁場を横切る間欠的な非拡散的プラズマ輸送の増大が種々の磁場閉じ込め装置で観測されている。そこで本研究では、対流的プラズマ輸送の発生機構と中性粒子との関連性について理解するために、条件付き平均法を分光計測に組み合わせることで波長分解能を持った高時間分解能計測系を開発した。本光学系を直線型ダイバータ模擬装置で生成した非接触プラズマに適用し、対流的プラズマ輸送現象の発生時刻前後に渡る発光スペクトルの挙動を観測した。高励起準位からの自然放出光の強度は、発生時刻前では大きく、放出後では小さくなることが観測できたが、その変化率は数パーセント程度であった。線強度比法によって求めた電子温度と電子密度の揺動は静電プローブの結果と一致することから、高時間分解能発光計測によって非接触プラズマ中におけるプラズマパラメータの揺動を取得できることが分かった。また、実際の核融合炉におけるプラズマ発光計測では、壁での反射光が問題となることから、装置材料の光学反射分布特性について調査した。本研究ではさらに、非接触プラズマ中における中性粒子の輸送を理解するために、流体コードと中性粒子輸送コード、衝突輻射コードを統合したシミュレーションコードを開発した。統合コードを用いて非接触プラズマを解析することで、再結合過程によって生成された準安定原子が上流へ輸送され、非接触プラズマの形成を促進する影響をもつことが分かった。

The allowable capacity heat load of the annular thermonuclear fusion furnace is 10 MW/m2, and the maximum return heat load is several hundred MW/m2. The thermal load of the plate is reduced, and the interaction between the plate and the plate is utilized. The thermal beam in front of the plate is reduced. The problem of "non-contact" is expected to be solved. The physical properties are understood and controlled. Non-contact magnetic field detection device In this study, the mechanism of neutral particle transport, the correlation between neutral particle and wavelength, the conditional averaging method and the measurement system of wavelength decomposition energy were developed. The optical system is a linear simulation device that generates and detects the movement of light before and after the occurrence time of the non-contact light transmission phenomenon The intensity of the natural emission light before the high excitation level is high, and the emission time is low. The linear intensity ratio method is used to calculate the electron temperature and electron density. The results of electrostatic polarization are consistent with those of high time resolution energy emission measurement. Investigation of the optical reflection distribution characteristics of device materials in the measurement of reflected light from walls and walls of nuclear fusion furnaces In this study, we have developed a new approach to the understanding of neutral particle transport in non-contact, fluid and neutral particle transport systems and the integration of conflicting radiation systems. The integration of non-contact atoms in the process of recombination, generation and up-flow transport of quasi-stable atoms, and promotion of non-contact formation of atoms

项目成果

期刊论文数量（20）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Measurement of the Bidirectional Reflectance Distribution Function of Tungsten Surface Sputtered in Argon Plasma

氩等离子体溅射钨表面双向反射率分布函数的测量

DOI：
10.1585/pfr.17.2405041
发表时间：
2022
期刊：
Plasma and Fusion Research
影响因子：
0.8
作者：
NATSUME Hiroki;NOJIRI Kunpei;KAJITA Shin;USHIKI Tomohiko;SUGIE Tatsuo;KITAZAWA Sin-iti;KIKUCHI Takanori;YOKOZUKA Tomohiro;TANAKA Hirohiko;OHNO Noriyasu;HATAE Takaki
通讯作者：
HATAE Takaki

Detached helium plasma simulation with collisional-radiative model

使用碰撞辐射模型模拟分离氦等离子体