非接触プラズマ中性粒子輸送解明のための対向壁水素リサイクルモデリング構築

建立对壁氢回收模型以阐明非接触等离子体中性粒子输运

• 批准号: 19K03800
• 负责人: 中村 浩章
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K03800/
• 关键词: 分子動力学法; 空孔; 水素吸蔵; タングステン; 水素リサイクリング; 深層学習; 中性原子分子; 衝突複写モデル; 水素原子; 水素分子; 水素同位体; 炭素; 衝突輻射モデル; 回転状態; 振動状態; プラズマ壁相互作用; 分子動力学; 水素リサイクリングモデル; プラズマ対向壁; 水素原子分子

本年度は、タングステンの分子動力学法（MD法）に取り組んだ。中性子を照射したW試料に対して、試料温度を変えて重水素プラズマ曝露を行う実験が行われた。陽電子消滅法を用いて試料中の空孔の大きさと、昇温脱離ガス分析法を用いて水素同位体の吸蔵量が評価された。この実験結果によると、プラズマ曝露温度の違いと水素同位体の有無によって空孔の大きさに変化が生じることがわかっている。そこで本研究では、水素同位体が空孔の構造変化に与える影響に着目して、分子動力学法を用いてその影響を調査し、W における空孔と水素との相互作用の解明に貢献することを目的とした。具体的には、水素が空孔の構造変化に与える影響を分子動力学法を用いて解析した。温度と空孔中の水素の数を変えてシミュレーションを行い、タングステン構造の変位・乱れ・揺らぎを三つの指標を用いて評価した。その結果、各温度で十分量の水素があると構造に変化が生じることが分かった。また、今回は空孔周辺を完全結晶としたが、実際は乱れがあるため、結果に影響を及ぼす可能性があると考えられるもう一つの成果として、炭素壁水素リサイクリングモデルにおける深層学習の適用に取り組んだ。水素リサイクリングモデルでは、炭素と水素から構成される壁に水素原子を入射し、放出される原子・分子のエネルギー等を計算する。これをさまざまな条件で行う必要があるが、分子動力学法は計算コストが高いため、深層学習を用いて結果の一部を予測することでその削減を図った。予測対象としたのは、壁からの水素分子放出の有無と放出水素分子の運動エネルギー分布である。前者に関しては約9 割の精度で予測ができた一方、後者に関しては誤差が大きかった。その要因として放出分子のサンプル数が小さいことが考えられるため、その数が大きい反射水素原子の運動エネルギー分布を対象に検証を行ったところ、小さい誤差で予測を行うことができた。

This year, the molecular dynamics method (MD method) has been used to select the tissue samples. The neutrals are exposed to the temperature of the material, the temperature of the material, the weight of the water, the exposure of the material and the temperature of the material. The electronic digestion method is used to analyze the hollow holes in the material, and the temperature separation method is used to analyze the absorption of water and water in the material. The results show that the temperature of exposure, the temperature of exposure, the temperature of water, the temperature of water, the temperature of exposure, the temperature of exposure, the In this study, water isotopes, voids, voids, water, etc. The specific chemical and molecular kinetic methods for the formation of hollow holes in water and water are analyzed by means of molecular dynamics. The number of water in the empty hole in the temperature is different from that in the empty hole. According to the results of the experiment, the water content of each temperature is 10%. The temperature is very high. This time, the empty hole perimeter test is complete, the results show that the results are different, and the possibility is different. The results show that the results are in good agreement with the results, carbon wall water content, and so on. Water, carbon, water, water, It is necessary to determine the necessary conditions, the molecular dynamics method, the calculation method of molecular dynamics, and the results of the results of the study of deep medicine. For example, water molecules are released from water molecules, and the distribution of water molecules is affected. The accuracy of the former is about 9%, and the accuracy of the former is much higher than that of the other. Because of the release of molecules, the number of molecules.

项目成果

Molecular Dynamics Simulations in Plasma-wave-material Interaction for Nuclear Fusion Study

用于核聚变研究的等离子体波材料相互作用的分子动力学模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: 仲田資季;松岡清吉;沼波政倫;Hiroaki Nakamura
• 通讯作者: Hiroaki Nakamura

Neutral-Transport Code for Rovibrational Population Calculation of Molecular Hydrogen in LHD Plasmas

LHD 等离子体中氢分子旋转振动布居计算的中性输运代码

• 发表时间: 2019
• 作者: K. Sawada;H. Nakamura;S. Saito;M. Kobayashi;G. Kawamura;K. Haga;M. Hasuo
• 通讯作者: M. Hasuo

Molecular Dynamics Simulation Model of Hydrogen Recycling on Carbon Divertor for Neutral Transport Analysis in LHD

用于 LHD 中性输运分析的碳转移器氢气回收的分子动力学模拟模型

• DOI: 10.1002/ctpp.201900152
• 发表时间: 2020
• 期刊: Contrib. Plasm. Phys.
• 作者: S. Saito;H. Nakamura;K. Sawada;G. Kawamura;M. Kobayashi;M. Hasuo
• 通讯作者: M. Hasuo

Ro-vibrational population distribution in the ground state of hydrogen isotopologues in LHD peripheral plasmas deduced from emission spectroscopy

从发射光谱推导出 LHD 外围等离子体中氢同位素体基态的旋转振动布居分布

• DOI: 10.1016/j.jqsrt.2021.107592
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer
• 影响因子: 2.3
• 作者: Hiroki Ishihara ;Arseniy Kuzmin;Masahiro Kobayashi;Taiichi Shikama;Keiji Sawada ;Seiki Saito ;Hiroaki Nakamura;Keisuke Fujii ;Masahiro Hasuo;the LHD Experiment Group
• 通讯作者: the LHD Experiment Group

A Mesh-Generation Scheme for the Large Helical Device Based on the Structure of Magnetic-Field Lines

基于磁力线结构的大型螺旋装置网格生成方案

• DOI: 10.1585/pfr.16.2401086
• 发表时间: 2021
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: D. Takada;T. Itoh;M. Kobayashi;and H. Nakamura
• 通讯作者: and H. Nakamura