Development of a microscale RF sheath model including a point of tangency between a magnetic field line and a wall surface

开发包含磁场线和墙壁表面之间的切点的微型射频护套模型

• 批准号: 22K03577
• 负责人: 河野 晴彦
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03577/
• 关键词: シース; 高周波加熱; 磁場核融合; 有限要素法; RFシース; 磁場閉じ込め核融合; プラズマ物理学; 数値解析

トカマク型核融合炉において高周波（RF）波動加熱を適用する場合に重要となるシース電圧やシース内部の電力散逸を正しく予測するために、研究代表者らはこれまでの研究で有限要素法に基づくrfSOLコードを構築し、改良してきた（Kohno, et al., Comput. Phys. Comm. 220, 129 (2017)）。このコードで適用するシース境界条件に含まれるシースインピーダンスパラメータは四つの物理量に依存する関数であり、それはマイクロスケールのRFシースモデルを用いた計算を通して得られたものである（Myra, Phys. Plasmas 24, 072507 (2017)）。上記のRFシースモデルは1次元領域に適用されたものであるため、シース幅の時間平均値と壁面の曲率半径が同程度となる付近では、計算結果の正確さに問題が生じる可能性がある。そこで研究代表者らは、2次元領域に適用しうるマイクロスケールRFシースモデルに基づく有限要素スキームを開発し、新たなシース境界条件の構築を最終目標に設定した上で、壁面の隆起を伴う2次元解析領域内で様々な条件下の計算を行った。その成果は、近々、計算方法や数値解析を扱う科学学術雑誌に投稿する予定である。この2次元マイクロスケールRFシースモデルを磁力線と壁面の接点を有する場合に適用する際に、解決すべき主要な問題が二つある。まず、現在のスキームでは電流の連続性を局所で満たすために磁力線に沿って節点を配置する計算格子を用いているが、この方法では磁力線と壁面が接するときに格子が崩壊する。次に、Maxwell-Boltzmann近似は接点近傍で満たされないため、電子密度を決定するための新たな式が必要となる。これらの問題に取り組むことが本研究の目的であり、初年度では解決方法の案をいくつか出すことができた。詳細は「現在までの進捗状況」で述べる。

In this type of nuclear fusion furnace, high frequency (RF) waves are used to generate high frequency (RF) waves. In combination with other important equipment, the internal thermal energy dissipation of the electrical engineering equipment in the electrical engineering industry is in the process of improving the performance of the nuclear fusion furnace. The representative of the research group is responsible for the study of the finite element method, the basic method of rfSOL, and the improved thermal analysis (Kohno, et al., Comput. Phys. Comm. 220129 (2017)). In this paper, we use the boundary conditions to calculate the number of physical quantities (Myra, Phys) in terms of physical quantity dependence. Plasmas 24, 072507 (2017). In the previous RF system, the average radius of curvature of the wall surface in the same degree of accuracy, the calculation results are correct, and the possibility of the problem is affected. The representative of the research group, the second-dimensional research representative, the second-dimensional research representative, The number of scientific achievements, recent studies, and calculation methods is analyzed, and contributions to science journals are expected. In the second dimension, there are two dimensional contact points on the wall of the magnetic line, which can be used to solve the main problems of the RF. At present, the calculation grid is arranged along the cable point. The calculation grid is connected to the wall of the magnetic force line by means of the magnetic force line. The secondary, Maxwell-Boltzmann approximate contact is close to the temperature, and the density of the electrons determines that the new type of contact is necessary. The purpose of this study is to solve the problem in the beginning of the year. Please refer to the "current situation" and describe it.

项目成果

Two-dimensional extension of the nonlinear microscale fluid model for radio-frequency sheaths

射频鞘非线性微尺度流体模型的二维扩展

• 发表时间: 2022
• 作者: H. Kohno;J. R. Myra
• 通讯作者: J. R. Myra

Lodestar Research Corporation(米国)

Lodestar 研究公司（美国）

Magnetic potential based formulation for linear and non-linear 3D RF sheath simulation

基于磁势的线性和非线性 3D RF 护套模拟公式

• DOI: 10.1088/1741-4326/aca6f9
• 发表时间: 2023
• 期刊: Nuclear Fusion
• 影响因子: 3.3
• 作者: S. Shiraiwa;N. Bertelli;W. Tierens;R. Bilato;J. Hillairet;J. Myra;H. Kohno;M. Poulos;M. Ono
• 通讯作者: M. Ono