計算機シミュレーションによる核融合装置プラズマ対向壁付近の粒子放出現象の研究

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核融合実験装置内の粒子放出現象(イオン反射,スパッタリング,電子放出)に関する詳細な情報を得るために、次のような計算機シミュレーションのプログラムの改良と開発を行い、計算を行った。1.電子放出(1)光学モデルにより電子の固体内電子励起断面積を計算し、それを用いて計算を行い、特性(放出比,放出エネルギー分布,放出角度分布)を再現した。(2)多価イオンによるカイネティック放出に、密度汎関数法により計算したイオンの固体内電子励起断面積を用いて計算を行い、特性を再現した。(3)多価イオンによるポテンシャル放出と、それによる固体内部の電子カスケード現象を考慮したモデルを用い、計算を行い、実験結果の一部が説明可能になった。2.プラズマ中の粒子輸送(1)放出粒子(イオン,中性粒子,電子)のプラズマ中の輸送現象(シースポテンシャルや斜め入射磁界等による)を考慮したモデルを用い、粒子放出現象の計算を行い、実験結果が説明可能になった。(2)放出粒子の電離や荷電交換を考慮したモデルを用い、粒子放出現象の計算を行った。3.プラズマ対向壁材料の変化(1)材料表面凹凸を考慮したモデルを用い、粒子放出現象の計算を行い、実験結果が説明可能になった。(2)プラズマ粒子衝撃と、放出粒子のプラズマ中の粒子輸送により生じる、材料の表面損耗や堆積を物理的、化学的に考慮したモデルを用い、粒子放出現象の計算を行い、実験結果が説明可能になった。(3)壁材料の昇華や蒸発、材料内で生じている化学的変化等を一部考慮したモデルを用い、粒子放出現象の計算を行い、実験結果が説明可能になった。上記のデータやモデルを全て考慮した計算機シミュレーションのプログラムを開発し、粒子放出現象に関する計算結果を同時に得られるようになったが、更に改良を加える必要がある。