Study of fuel hydrogen circulation control with carbon pump

碳泵燃料氢循环控制研究

• 批准号: 21H04456
• 负责人: 花田 和明
• 金额: $ 27.12万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04456/
• 关键词: 燃料粒子循環; 核融合炉; 炭素ポンプ; 第一原理計算; 分子動力学; 水素リサイクリング; 高速試料搬送装置; アモルファス炭素; 再堆積層

研究は、 １）分子動力学（MD）による素過程計算と基礎実験的検証、２）炭素ポンプの開発、３）既設高速試料搬送装置 （FESTA）による微量炭素ドープによる炭素循環評価、４）炭素ポンプの回収効率評価、５）実機による炭素・水素粒子循環制御実験のステップで進める.1)についてMD計算のベースとなるアモルファス炭素を第一原理計算で計算機上で構築することに成功した。再堆積層の物理モデルは存在しないためアモルファス炭素で計算を行うこととした。また、構築したアモルファス炭素内に水素をどのように配置するかについては実験時にプラズマ着火前に行う水素ガス導入時を想定することとした。基礎実験装置は、装置の設計・製作・組み上げはほぼ完了した。また、運転用の電源や排気ポンプの設置も行ったので、あとはプラズマ着火を行う段階にある。2)についてはペルチェ素子を用いた炭素回収用の冷却パネルの設計が終了した。３）についてはFESTAでプラズマ暴露したステンレス316L試料からの動的吸蔵の計測に成功した。プラズマ放電中にプラズマ暴露試料を計測チャンバーに引き抜いて封じ切ることで試料からの放出ガスを計測することに成功した。1000秒間の同一の放電に3回連続で暴露することにも成功し、暴露回数が増えることで水素ガスの放出束が増えることを確認した。これは試料内部に吸蔵された水素原子の量に水素リサイクリングが依存することを示している。試料からの動的吸蔵が評価できたことで、再堆積層の影響を定量評価することが可能となり、炭素ドープがリサイクリングに与える影響を定量評価することが可能となることが期待される。

1) the 検 evidence of the と basic experiments for the calculation of the による element process in molecular dynamics (MD), 2) the development of the ポ <s:1> プ プ carbon, 3) the existing high-speed sample transfer device (FESTA) に よ る trace carbon ド ー プ に よ る carbon cycle review 価, 4) carbon ポ ン プ の 収 back sharper rate review 価, 5) be machine に よ る carbon, water element particle round robin royal be 験 の ス テ ッ プ で into め る. 1) に つ い て MD calculated の ベ ー ス と な る ア モ ル フ ァ ス carbon を で build on first principles calculation で computer す る こ と に し success Youdaoplaceholder0. Again accumulation の physical モ デ ル は exist し な い た め ア モ ル フ ァ ス carbon で count を う こ と と し た. ま た, constructing し た ア モ ル フ ァ ス に water in the carbon element を ど の よ う に configuration す る か に つ い て は be when 験 に プ ラ ズ マ fire before the element water line に う ガ ス import を scenarios す る こ と と し た. The basic experimental device み and the device <s:1> design · production · group み have completed げ ほぼ ほぼ た. ま た, transport planning with や の power 気 ポ ン プ の line set も っ た の で, あ と は プ ラ ズ マ fire line を う Duan Jie に あ る. 2) に つ い て は ペ ル チ ェ element child を with い た carbon return 収 の cooling パ ネ ル の design が end し た. 3) に に て て て FESTAでプラズ でプラズ exposed <s:1> たステ <s:1> レス レス316L test material ら ら the <s:1> moving collection <e:1> measurement に successful た た. プ ラ ズ マ discharge in に プ ラ ズ マ exposed sample を measuring チ ャ ン バ ー に lead き sorting い て seal cut じ る こ と で sample か ら の release ガ ス を measuring す る こ と に successful し た. 1000 seconds between の に 3 back to the same の discharge even 続 exposed で す る こ と に も し success, exposed to several が raised え る こ と で water element ガ ス の release が raised beam え る こ と を confirm し た. Suction 蔵 こ れ は sample internal に さ れ た water amount element atoms の に element リ サ イ ク リ ン グ が dependent す る こ と を shown し て い る. Sample か ら の moving suction 蔵 が review 価 で き た こ と で, again accumulation の を quantitative appraisal of 価 す る こ と が may と な り, carbon ド ー プ が リ サ イ ク リ ン グ に and え る を quantitative appraisal of 価 す る こ と が may と な る こ と が expect さ れ る.

项目成果

Control of fuel paticle balance with the wall temperature modification and particle compression in the hot wall on all-metal plasma facing wall in QUEST

通过 QUEST 中全金属等离子体表面壁上的壁温调节和热壁中的颗粒压缩来控制燃料颗粒平衡

• 发表时间: 2021
• 作者: K. Hanada;M. Hasegawa;N. Yoshida;H. Idei;et al.,
• 通讯作者: et al.,

原型炉におけるプラズマ対向壁の燃料インベントリー評価と再結合係数の影響

DEMO反应堆等离子体面壁燃料存量评估及复合系数影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 浅井晋一郎;藤原美幸;山神光平;黒田健太;近藤猛;岡田佳憲;伊藤晋一;益田隆嗣;大宅諒,星野一生,朝倉伸幸,坂本宜照,花田和明
• 通讯作者: 大宅諒,星野一生,朝倉伸幸,坂本宜照,花田和明

プラズマ・核融合学会誌

等离子体与核聚变学会杂志

• 发表时间: 2000
• 作者: 堀岡一彦(分担)

QUEST高温壁による水素リサイクリング制御技術の開発と長時間放電の実現

利用QUEST高温壁开发氢气回收控制技术并实现长期排放

• 发表时间: 2021
• 作者: Rikizo Ikuta;Masayo Yokota;Toshiki Kobayashi;Nobuyuki Imoto;Takashi Yamamoto;花田和明，長谷川真，吉田直亮
• 通讯作者: 花田和明，長谷川真，吉田直亮

Overview of recent progress on steady state operation of all-metal plasma facing wall device QUEST

• DOI: 10.1016/j.nme.2021.101013
• 发表时间: 2021-05
• 期刊: Nuclear materials and energy
• 影响因子: 2.6
• 作者: K. Hanada;N. Yoshida;M. Hasegawa;M. Oya;Y. Oya;I. Takagi;A. Hatayama;T. Shikama;H. Idei;Y. Nagashima;R. Ikezoe;T. Onchi;K. Kuroda;S. Kawasaki;A. Higashijima;T. Nagata;S. Shimabukuro;Katsumasa Nakamura;S. Murakami;Y. Takase;X. Gao;L. Huan;J. Qian