燃焼プラズマ研究に向けた高エネルギー粒子物理と熱化粒子物理の統合

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2021年度に引き続き2022年度も(1) 接線NBIにおける高速イオンの非両極性径方向輸送と、燃焼プラズマにおける核融合生成高速イオンの磁力線方向自発流を準軸対称ステラレータ配位を主対象として検討。(2021年欧州物理学会第47回プラズマ物理コンファレンス(オンライン開催)で、理論概要と過去に核融合研で設計された準軸対称装置CHS-qaを核融合炉のプラズマ体積と磁場強度にスケールアップしての核融合生成アルファ粒子の5次元数値シミュレーションに着手している状況を報告。)(2) 高速イオン減速過程に最適化したCoulomb対数の検討。の各理論的検討、数値計算例作成の作業を進めた。特に2022年度より次の検討も始めている。(3) 京大Heliotron-Jとの双方向共同研究で高速イオン速度分布計測手法であるFIDA(Fast ion D-alpha)を試みたところ荷電交換損失の影響を強く受けた速度分布が形成されている事が判っていた。このような環境下で高速イオン駆動効果の研究を如何に進めていくかを考えておく事は、日中共同で実験準備が進められている準軸対称装置CFQSの将来のNBI加熱実験のためにも考えておく必要がある。プラズマフローや非等方圧力のMHD平衡・安定性計算の目的に考える高速イオン速度分布の低次Legendreオーダーでは、荷電交換損失の有無はピッチ角空間構造は修正せずエネルギー空間構造の修正(低エネルギー領域の減衰)だけをもたらす事が示せる。2022年度は、核融合研プラズマシミュレータにおいてFIDAをこの減衰率の計測として用いるために必要な計算コード群(HFREYA, GNET, FIDASIM)をHEliotron-J配位で使用できるよう整備するとともに、欧州物理学会第48回プラズマ物理コンファレンス(オンライン開催)やプラズマ核融合学会年会に準備状況を報告した。