非接触プラズマにおける熱・粒子輸送に関する研究

非接触等离子体中的热量和粒子输运研究

• 批准号: 17J05222
• 负责人: 林 祐貴
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J05222/
• 关键词: 非接触プラズマ; 体積再結合; ダイバータ; 電子温度; 中性粒子温度; EMC3-EIRENE

直線型装置NAGDIS-IIにおいて、広い範囲で中性粒子圧力を変化させるために大容量のマスフローコントローラを増設し、中性粒子圧力を計測するためにバラトロン真空計を新たに整備した。ポンプ前面のゲートバルブを開閉することで排気量を調整し、中性粒子圧力を一定に保ちつつ中性粒子の給排気速度を制御した。プラズマが終端するターゲット板を負にバイアスすることで正イオンの流入に伴う電流を計測し、体積再結合によるプラズマの消滅を調査した。給排気速度が大きい場合と小さい場合を比較したところ、給排気速度が大きい場合に電流が小さくなった。これは給排気によって中性粒子温度が低下し、それに伴い電子温度も低下したことで体積再結合が促進したためと考えられる。本実験を通して、電子温度の下限値を規定する中性粒子温度が給排気という制御手法によって制御可能であることが示唆された。さらに中性粒子温度の低下が電子温度へ与える影響を調査するため、EMC3-EIRENEコードを用いたモデリングを行った。EMC3-EIRENEは中性粒子を含めた3次元のプラズマシミュレーションコードである。本研究では中性粒子の輸送過程を決定する上で重要となるガスの給排気系についてNAGDIS-IIモデルの大幅な改良を行った。モデリングでは中性粒子温度が低い場合に電子温度の大幅な低下が見られた。これは中性粒子温度が低いほどプラズマから中性粒子へのエネルギー輸送が促進したことを示唆しており、実験結果が示す傾向とも一致している。さらに対流的に輸送される熱パルスによって非接触プラズマのエネルギー緩和過程がどのように変化するのかを調査するため、直線型装置Magnum-PSIにおいて実験を行った。初期結果として非接触プラズマ環境下では熱パルスによる熱負荷が増幅する傾向を得た。今後も引き続き、非接触プラズマにおける定常・非定常な熱輸送の調査を行う。

Linear device NAGDIS-II is equipped with a vacuum meter for measuring neutral particle pressure and increasing neutral particle pressure. Adjust the amount of exhaust gas, keep the pressure of neutral particles constant, and control the exhaust speed of neutral particles. The terminal is negative, the inflow is negative, the volume is negative, and the elimination is negative. For example, when the exhaust speed is high or low, the current is low. The temperature of neutral particles is low, and the volume of neutral particles is low. The temperature of neutral particles is regulated by the lower limit of electron temperature. The temperature of neutral particles decreases, the electron temperature decreases, and the effect of temperature decreases on the electron temperature decreases. EMC3-EIRENE neutral particles contain 3-dimensional particles. This study provides important information on the transport process of neutral particles and a significant improvement in the emission system of NAGDIS-II. When the neutral particle temperature is low, the electron temperature drops sharply. The temperature of neutral particles is low, and the transport of neutral particles is promoted. The results are consistent. The heat transfer process of the linear device Magnum-PSI is investigated. The initial result is that the thermal load increases in a non-contact environment. In the future, the investigation of steady and unsteady heat transport will be carried out in the field of non-contact heat transfer.

项目成果

Influence of Super-X configuration accompanying localized magnetic contraction on recombination front

Super-X构型伴随局部磁收缩对复合前沿的影响

• 发表时间: 2017
• 作者: Y. Hayashi;N. Ohno;S. Kajita;H. Tanaka;M. Seki
• 通讯作者: M. Seki

DIFFER(オランダ)

迪弗（荷兰）

Comprehensive study of plasma detachment in the linear plasma device NAGDIS-II

线性等离子体装置NAGDIS-II中等离子体脱离的综合研究

• 发表时间: 2017
• 作者: Y. Hayashi;N. Ohno;S. Kajita;H. Tanaka;H. Ohshima;M. Seki;H. Takano;H. Natsume;M. Aramaki;H. van der Meiden
• 通讯作者: H. van der Meiden

Modeling of the linear plasma device NAGDIS-II with neutral gas puffing and pumping by using EMC3-EIRENE

使用 EMC3-EIRENE 对具有中性气体吹气和泵送功能的线性等离子体装置 NAGDIS-II 进行建模

• 发表时间: 2017
• 作者: Y. Hayashi;N. Ohno;T. Kuwabara;H. Tanaka;G. Kawamura;S. Kajita;T. Tsujihara;H. Ohshima;M. Aramaki;Y. Feng
• 通讯作者: Y. Feng