非接触核融合プラズマモデリングを目指した周辺プラズマ・中性粒子輸送コード開発

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NAGDIS-II直線装置で前年度に本格的に開始した重水素放電で課題となっていた放電の不安定性を解消するため，放電部とダイバータ模擬領域間でガスをバイパスする配管を設置し，バルブ開閉操作による追加の圧力制御を行うことで，放電の安定化を実現させた．また，下流ガス流量調整により重水素プラズマの接触・非接触状態の遷移を制御し，そのときの上流・下流プラズマパラメータをレーザートムソン散乱計測により取得することに成功した．同装置の数値モデリングでは，前年度に開発したガス排気モデルを用い，EMC3-EIRENEコードを用いたプラズマ輸送計算を実施した．電子加熱パワーと放電部ガス流量を調節して低温の接触プラズマを生成し，下流ガス流量を徐々に上昇させることで非接触遷移を達成させた．水素原子分子の輸送モデリングでは，水素分子の電子・振動・回転状態を区別した水素分子衝突放射モデルの整備し，非接触プラズマにおける電子と陽子のエネルギー損失率係数を計算した．非接触プラズマのプラズマパラメータの元で電子基底状態の振動・回転ポピュレーション分布を初期300 Kのボルツマン分布を与えて時間発展的に解いたところ，電子衝突での振動・回転励起による電子のエネルギー損失が，分子の解離を伴うトリプレット状態への励起によるエネルギー損失よりも1桁から2桁大きいことがわかった．また，非接触プラズマ研究を目的とはしていないが，Heliotron J装置のEMC3-EIRENEモデルによる加熱パワーと電子密度のサーベイを行い，高密度条件で質的な変化を伴う下流プラズマパラメータの変化を得ており，直線装置以外の放電条件について検討を行った．