Investigation of Radial Dynamics on Detached Divertor Plasma with Coupling Model between Magnetized Plasmas Characterized by Different Current Mechanisms

利用不同电流机制表征的磁化等离子体之间的耦合模型研究分离偏滤器等离子体的径向动力学

• 批准号: 19K03787
• 负责人: 長谷川 裕記
• 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-19K03787/
• 关键词: 非接触プラズマ; 径方向輸送; 直線型装置実験; 粒子シミュレーション; フィードバック不安定性

磁場閉じ込め核融合装置の境界領域では磁力線終端部にダイバータ板と呼ばれる受熱板があり、そこに至るプラズマの熱流を低減させるために、中性ガスの導入によってプラズマをダイバータ板から離すプラズマ非接触化が提案されている。このときのプラズマを「非接触プラズマ」と呼ぶが、磁場閉じ込め核融合実現のためには、この非接触プラズマによる熱流の制御が必要不可欠である。本課題では、非接触プラズマを電流機構の異なる磁化プラズマ結合系としてとらえた理論モデルを構築し、先進的な数値計算、直線型装置実験との相互検証を重ねることにより、非接触プラズマにおける径方向ダイナミクスの解明をめざしている。令和4年度は、これまで開発を進めてきた3次元静電粒子シミュレーションコードを用いて、初期に径方向の密度勾配のみを与えたプラズマから径方向輸送が生じる過程を再現する大規模計算を実行した。その結果、初期に磁力線方向に短波長な密度揺動が成長したのち、長波長な揺動へ遷移すること、また、粒子束の観測から、密度揺動の成長により現れた高密度なプラズマ構造が外側方向へ輸送されることが示された。今後は、本コードに非接触プラズマを再現するための素過程の導入を進め、当該コードによる計算と理論モデルとの比較を通じて、非接触時の輸送機構の解明をめざす。他方、直線装置であるNAGDIS-IIでは、静電プローブと高速カメラの同時計測ならびに条件付き平均とトモグラフィ解析を併用した多次元時空間挙動抽出法をこれまでに開発している。2022年度はオランダDIFFER研究所の超伝導直線装置Magnum-PSIに対して同計測を適用することで、異なるパラメータ領域における非接触プラズマ揺動信号を取得した。さらに、筑波大学の所有するミラー配位の直線装置GAMMA10/PDXにおける接触・非接触プラズマ揺動特性を解析し、その結果を学術論文にまとめ出版した。

The magnetic field is closed, and the heat flux of the magnetic field is reduced. "Non-contact" and "non-contact" heat flow control are necessary for the realization of nuclear fusion. This topic is about the structure of the magnetization combination system of the non-contact and non-contact current mechanisms, the calculation of advanced numerical values, the mutual verification of linear devices, and the solution of the non-contact current mechanisms. The large-scale calculation was carried out in order to reproduce the initial radial density matching and radial transport process of the three-dimensional electrostatic particles. As a result, the density of the initial magnetic line increases, and the density of the initial magnetic line increases. In the future, the introduction of the element process in the non-contact mode, the calculation and comparison of the theoretical mode in the non-contact mode, and the explanation of the transmission mechanism in the non-contact mode will be carried out. Other linear devices include NAGDIS-II, electrostatic discharge, high speed measurement, conditional averaging, analysis, and multi-element time-space dynamic extraction. In 2022, the Superconductor Linear Device Magnum-PSI of DIFFER Research Institute was applied to the same measurement, and the non-contact motion signal was obtained. All the results of contact and non-contact analysis of linear devices GAMMA10/PDX at the University of Tsukuba were published.

项目成果

Linear Analysis of Cross-Field Dynamics with Feedback Instability on Detached Divertor Plasmas

分离偏滤器等离子体反馈不稳定性交叉场动力学的线性分析

• 发表时间: 2021
• 作者: H. Hasegawa;H. Tanaka;S. Ishiguro
• 通讯作者: S. Ishiguro

電流機構の異なる磁化プラズマ結合系モデルによる境界領域輸送研究

使用具有不同电流机制的磁化等离子体耦合系统模型进行边界区域输运研究

• 发表时间: 2020
• 作者: Fujimori Toshiaki;Itou Etsuko;Misumi Tatsuhiro;Nitta Muneto;Sakai Norisuke;長谷川 裕記
• 通讯作者: 長谷川 裕記

Spatiotemporal dynamics of cross-field ejection events in recombining detached plasma

重组分离等离子体中交叉场喷射事件的时空动力学

• DOI: 10.1088/1361-6587/ab8e19
• 发表时间: 2020
• 期刊: Plasma Physics and Controlled Fusion
• 影响因子: 2.2
• 作者: Tanaka Hirohiko;Kajita Shin;Natsume Hiroki;Saeki Isaya;Ohno Noriyasu
• 通讯作者: Ohno Noriyasu

5．非接触プラズマ形成が非拡散的プラズマ輸送に及ぼす3次元効果

五。

• 发表时间: 2021
• 期刊: プラズマ・核融合学会誌
• 作者: S. Nishimura;N. Taoka;A. Ohta;K. Makihara;and S. Miyazaki;田中宏彦
• 通讯作者: 田中宏彦

Plasma Potential Measurement in Detached Plasmas by Emissive Probe Considering Space-Charge-Limited Effect

考虑空间电荷限制效应的发射探针测量分离等离子体中的等离子体电势

• DOI: 10.1585/pfr.15.1301082
• 发表时间: 2020
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: Shogo HATTORI;Hirohiko TANAKA;Shin KAJITA;and OHNO Noriyasu
• 通讯作者: and OHNO Noriyasu