核融合原型炉における出力制御手法のシミュレーション研究

Simulation study of fusion output control in DEMO

徳永 晋介; 坂本 宜照; 飛田 健次; 朝倉 伸幸; 星野 一生; 染谷 洋二; 宇藤 裕康; 中村 誠

Tokunaga, Shinsuke; Sakamoto, Yoshiteru; Tobita, Kenji; Asakura, Nobuyuki; Hoshino, Kazuo; Someya, Yoji; Uto, Hiroyasu; Nakamura, Makoto

経済性見通しの実証を担う核融合原型炉において、出力制御は本質的な課題である。本研究では、線密度計測と中性子計測のみに基づき核融合出力をコントロールする燃料ペレット制御手法開発に取り組み、粒子過剰供給によるプラズマ過冷却の回避、ペレット入射装置トラブルによる出力低下からの回復、出力オーバーシュートの抑制を実現するロバストな制御ロジックを構築した。ダイバータ保護のためのガスパフ密度維持制御と、プラズマ電流維持のための定常な外部加熱源の存在が前提となるトカマク原型炉では、ペレット入射装置の停止時間の長さによらず、運転点の回復が可能であることを示した。運転点回復のためのペレット集中入射による過冷却が温度分布の応答を遅らせオーバーシュートの原因となることを示した。今回新たに考案した中性子計測と線密度計測情報を組み合わせた過剰供給抑制ロジックにより、プラズマ温度低下およびオーバーシュートを回避し、出力をロバストに制御できることを輸送シミュレーションにより示した。

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