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

开发用于非接触聚变等离子体建模的环境等离子体/中性粒子传输代码

• 批准号: 19K03802
• 负责人: 河村 学思
• 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-19K03802/
• 关键词: 核融合周辺プラズマ; 輸送モデリング; 非接触プラズマ; 再結合; 中性粒子; ダイバータ; 原子分子過程; 磁場閉じ込め核融合; 周辺プラズマ; プラズマ; シミュレーション; 核融合; モデリング; EMC3-EIRENE

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．

NAGDIS-II linear device in the past year this year's start of the topic of heavy water element discharge, discharge instability solution, discharge part and simulation between the field of piping settings, open and close operation of additional pressure control, discharge stability to achieve. In addition, the downstream flow rate adjustment is successful in controlling the migration of heavy water elements from contact to non-contact state, and the upstream and downstream flow rate adjustment is successful in obtaining scattered measurement. The number of units in the same unit is calculated using the EMC3-EIRENE model. Electronic heating and discharge flow regulation at low temperature Water atom molecule transport process, water molecule electron, vibration, return state distinction, water molecule collision radiation process, non-contact process, electron and cation production process loss coefficient calculation. Non-contact vibration, back-excitation, electron loss, molecular dissociation, excitation, electron substrate state vibration, back-excitation, electron collision, electron excitation, electron excitation The purpose of this study is to study the EMC3-EIRENE heating and electron density of Heliotron J devices, and to study the qualitative change of the discharge conditions other than linear devices.

项目成果

ヘリウムプラズマ再結合フロント構造への不純物ガス入射の影響

杂质气体注入对氦等离子体复合前沿结构的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: 服部聖悟;田中宏彦;梶田信;大野哲靖
• 通讯作者: 大野哲靖

First application of ERO2.0 to Large Helical Device and comparison of impurity transport with a fluid model

ERO2.0在大型螺旋装置中的首次应用以及杂质传输与流体模型的比较

• 发表时间: 2019
• 作者: G. Kawamura;J. Romazanov;A. Kirschner;M. Shoji;and S. Masuzaki
• 通讯作者: and S. Masuzaki

Reconstruction of Radiation Profile of Neon-Seeded LHD Plasma from Bolometer Measurements with the Aid of EMC3-EIRENE

借助 EMC3-EIRENE 通过辐射热计测量重建氖籽 LHD 等离子体的辐射剖面

• 发表时间: 2019
• 作者: G. Kawamura;K. Mukai;B. Peterson;T. Oishi;Y. Feng
• 通讯作者: Y. Feng

Influence of Nitrogen Ratio on Plasma Detachment during Combined Seeding with Hydrogen on Divertor Simulation Experiment of GAMMA 10/PDX

GAMMA 10/PDX 偏滤器模拟实验中氢混播过程中氮配比对等离子体脱离的影响

• DOI: 10.1585/pfr.16.2402041
• 发表时间: 2021
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: GAMO Hiroki;EZUMI Naomichi;SUGIYAMA Tsukasa;NOJIRI Kunpei;KONDO Ayane;HIRATA Mafumi;KOHAGURA Junko;YOSHIKAWA Masayuki;NAKASHIMA Yousuke;HWANGBO Dogyun;SAKAMOTO Mizuki;PERILLO Renato;KUWABARA Tatsuya;TANAKA Hirohiko;OHNO Noriyasu;SAWADA Keiji;TONEGAWA Akir
• 通讯作者: TONEGAWA Akir

Neutral transport code for rovibrational population calculation of molecular hydrogen in large helical device plasmas

大型螺旋装置等离子体中氢分子振动布居计算的中性输运代码

• DOI: 10.1002/ctpp.201900153
• 发表时间: 2020
• 期刊: Contrib. Plasm. Phys.
• 作者: Keiji Sawada;Hiroaki Nakamura;Seiki Saito;Gakushi Kawamura;Masahiro Kobayashi;Kenta Haga;Ryusei Migita;Takumi Sawada;Masahiro Hasuo
• 通讯作者: Masahiro Hasuo