電子サイクロトロン電流駆動の非線形効果を用いた核融合炉の電流駆動効率改善への挑戦

利用电子回旋加速器电流驱动的非线性效应提高聚变反应堆电流驱动效率的挑战

• 批准号: 22KJ0179
• 负责人: 清野 智大
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0179/
• 关键词: 電子サイクロトロン電流駆動; 電流駆動効率; パラメータスキャン; 上部入射; 速度分布関数

トカマク型核融合炉の実現には高効率なプラズマ電流の生成（電流駆動）が不可欠である。高周波（EC波）を用いた電流駆動手法である電子サイクロトロン電流駆動（ECCD）は、工学的・システム的な利点や局所電流駆動が可能といった特徴を有しているが、電流駆動効率の改善が課題である。本研究では数値解析を用いて、(1)入射パラメータスキャン、(2) 入射パワーの増大に伴う非線形効果、(3)複数EC波入射、の3項目に着目して電流駆動効率の改善を目指している。本年度においては、前年度の解析結果を踏まえ、(1)：入射パラメータスキャンにおける解析領域を拡大し、より詳細な解析を実施した。広範な入射パラメータ領域（EC波の入射周波数・入射方向・入射位置の4変数）での解析を行うために、EC波伝搬・電流駆動を高速に解析可能な光線追跡・線形解析コードを新たに導入した。核融合炉で想定される高温・高密度プラズマ条件において入射パラメータスキャンを行い、それぞれの入射パラメータに対する電流駆動効率の依存性を得ることができた。パラメータスキャン結果から、EC波の第2高調波吸収が電流駆動効率の低下を招いていることが明らかになり、高効率化には高調波吸収を回避できるような入射パラメータを選択する必要があることがわかった。また、ECCDに要求される局所電流駆動や入射パラメータの工学的な裕度といった観点で解析結果を整理することで、将来の核融合炉に適用可能な入射パラメータ領域の検討を進めている。本年度での解析結果により、上述の項目(3)：複数EC波入射における入射パラメータの選定に必要なデータベースを構築できたため、次年度は複数EC波入射の数値解析に取り組む。

This type of nuclear fusion furnace does not need to pay attention to the generation of electric current (current motion) due to the high frequency of current generation. High-frequency (EC) waves use current motion methods to improve the performance of current movement (ECCD), the profit points of engineering and engineering, and the frequency of current movement. In this study, several analytical methods are used in this study, such as: (1) incident radar, (1) incident radar, (2) incident radar with non-shaped fruit, (3) complex EC wave incidence, (3) complex wave incidence, and (3) complex wave incidence. The results of the analysis of the current year and the previous year show that (1): the incident field is large, the field of analysis is large, and the analytical field is wide. In the field of incident radiation (the number of incident positions in the direction of the incident cycle of EC waves is less than 4), the analysis of the moving speed of EC waves and the moving current of EC waves may affect the shape of optical line tracking. The nuclear fusion furnace does not want to operate at high temperature and high density. It is necessary to determine the temperature dependence of the operating rate of the incident current in the fusion furnace. The results of the experimental results, the second highest wave absorption of the EC wave, the lower current motion rate, the higher the frequency, the higher the absorption rate, the higher the frequency, the higher the frequency, the higher the wave absorption rate, the higher the incidence rate, the higher the frequency, the higher the frequency, the higher the wave absorption rate, the higher the frequency, the higher the frequency, the higher the wave absorption rate, the higher the wave absorption rate, the higher the frequency, the higher the frequency, the higher the wave absorption rate, the higher the wave absorption rate, the higher the frequency, the higher the frequency, the higher the wave absorption rate, the higher the wave absorption rate, the higher the frequency, the higher the wave absorption rate, the higher the frequency, the higher the frequency, the higher the wave absorption rate, and the higher the The equipment and the ECCD require that the incident current of the local station should be used to analyze the margin of engineering. The results of the analysis show that the nuclear fusion furnace will be operated in the future using the possible incident radiation field. The results of this year's analysis results, the above items (3): complex EC wave incident data, please select the necessary data, and analyze the number of complex EC waves for the next year.

项目成果

核融合原型炉におけるＥＣＣＤ効率への高次共鳴吸収の影響

高阶共振吸收对聚变 DEMO 反应堆 ECCD 效率的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 清野智大，柳原洸太，高橋宏幸，松山顕之，飛田健次，福山淳，長﨑百伸，前川孝

水平入射および上部入射における ECCD 電流駆動効率の入射パワー依存性

水平入射和顶部入射时 ECCD 电流驱动效率的入射功率依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: 清野智大;高橋宏幸;飛田健次;福山淳;長﨑百伸;前川孝
• 通讯作者: 前川孝