核融合プラズマにおけるアルヴェン固有モードの中性子放出スペクトルへの影響

阿尔芬本征模对聚变等离子体中子发射光谱的影响

• 批准号: 18J12685
• 负责人: 杉山 翔太
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J12685/
• 关键词: 核融合プラズマ; イオン速度分布関数; 中性子放出スペクトル; アルヴェン固有モード

本研究の目的は、アルヴェン固有モードがイオン速度分布関数、核融合反応率係数、及び核融合反応生成中性子の放出スペクトルに及ぼす影響を明らかにすることである。昨年度は、ITER級重水素-三重水素プラズマを想定した数値解析を行い、アルヴェン固有モードが不安定化された場合に、燃料イオン分布関数と中性子放出スペクトルが磁力線と同方向及び逆方向に、それぞれマクスウェル分布、ガウス分布から歪み得ることを示した。このことを検証する実験を検討するためには、解析モデルの改良及び妥当性の検証を行う必要がある。そこで本年度の課題を、実験結果との比較による中性子スペクトル解析モデルの妥当性の検証、及びクーロン散乱によるイオンの速度変化を記述するモンテカルロオペレータの開発としていた。中性子スペクトル解析モデルの妥当性の検証のために、中性子放出の非等方性を観測する実験を行うことを考えた。異なる位置に設置した較正された中性子計測器が、異なる中性子発生率を示した場合、イオン分布関数のマクスウェル分布からの変化に起因する中性子放出の非等方性が存在していることになる。大型ヘリカル装置において重水素プラズマ中に中性粒子ビーム入射を行い、二箇所の位置の中性子発生率の比が計測された。中性粒子ビームの入射方向が磁力線に対して平行方向の場合と、垂直方向の場合とで、この比の異なる値が観測された。本研究で開発した解析モデルを用いて、この比の中性粒子ビーム入射方向依存性の定性的な傾向を再現し、解析モデルの妥当性を部分的に確認した。モンテカルロ衝突オペレータは、フォッカープランク衝突項のモーメントの定式化を終え、実用のためには数値計算方法の検討が必要な段階であり、今後取り組む予定である。

The purpose of this study is to clarify the relationship between the intrinsic velocity distribution, the nuclear fusion reaction rate coefficient, and the emission characteristics and effects of neutral ions generated by nuclear fusion reaction. In the past year, the ITER heavy water element-triple heavy water element has been considered to be stable, and the fuel distribution has been shown to be related to the neutral ion emission in the same direction and in the opposite direction. This paper discusses how to improve the quality of the products and how to verify their suitability. This year's topic, comparison of results, identification of appropriateness of sub-selection analysis, and description of speed change of sub-selection analysis. A study of the validity of neutral particle analysis and the non-isotropy of neutral particle emission When the neutral electron emission rate is different, the distribution of the neutral electron emission is different. The ratio of neutral particle emission rate between the two sites was measured. The incident direction of neutral particles is measured in the case of parallel direction and vertical direction. This study aims to identify the qualitative tendency of incident direction dependence of neutral particles in the analysis of particle size and its suitability. The calculation method of numerical value is discussed at the necessary stage, and the future selection group is predetermined.

项目成果

Distortion of fuel-ion distribution functions by Alfven eigenmodes in a tokamak DT plasma

托卡马克 DT 等离子体中阿尔文本征模导致的燃料离子分布函数的畸变

• DOI: 10.1088/1361-6587/aad76d
• 发表时间: 2018
• 期刊: Plasma Physics and Controlled Fusion
• 影响因子: 2.2
• 作者: S. Sugiyama;H. Matsuura;K. Ogawa
• 通讯作者: K. Ogawa

NBI加熱重水素プラズマにおける中性子放出の非等方性への非線形クーロン衝突効果の検討

NBI加热氘等离子体中非线性库仑碰撞对中子发射各向异性的影响研究

• 发表时间: 2019
• 作者: Shota Sugiyama;Hideaki Matsuura;Shota Sugiyama;杉山翔太
• 通讯作者: 杉山翔太

Prediction of Neutron Emission Anisotropy for Validation of an Analysis Model for Neutron Spectra in Beam-Injected LHD Deuterium Plasmas

预测中子发射各向异性以验证射束 LHD 氘等离子体中子谱分析模型

• DOI: 10.1585/pfr.14.3403123
• 发表时间: 2019
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: SUGIYAMA Shota;MATSUURA Hideaki;GOTO Takuya;NISHITANI Takeo;ISOBE Mitsutaka;OGAWA Kunihiro
• 通讯作者: OGAWA Kunihiro

Modification of neutron emission spectrum by Alfven eigenmodes in a deuterium-tritium plasma

氘-氚等离子体中阿尔文本征模对中子发射光谱的修改

• DOI: 10.1016/j.fusengdes.2018.12.055
• 发表时间: 2018
• 期刊: Fusion Engineering and Design
• 影响因子: 1.7
• 作者: Shota Sugiyama;Hideaki Matsuura
• 通讯作者: Hideaki Matsuura

Observation of neutron emission anisotropy by neutron activation measurement in beam-injected LHD deuterium plasmas

通过束注入 LHD 氘等离子体中中子活化测量观察中子发射各向异性

• 发表时间: 2019
• 作者: Shota Sugiyama;Hideaki Matsuura;Shota Sugiyama
• 通讯作者: Shota Sugiyama