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論文

核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開,3; 核融合炉のトリチウム蓄積・排出評価のための理論及びシミュレーションコードの開発

大宅 薫*; 井内 健介*; 清水 勝宏; 滝塚 知典; 川島 寿人; 星野 一生; 畑山 明聖*; 藤間 光徳*; 冨田 幸博*; 河村 学思*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 85(10), p.695 - 703, 2009/10

平成19年度より採択された文部科学省科学研究費特定領域「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」の中の6研究項目の一つである「核融合炉のトリチウム蓄積・排出評価のための理論及びシミュレーションコードの開発」に関して、研究目的,研究開発の現状及び今後の課題について述べる。特に、(1)炉内プラズマ中のトリチウム輸送と対向壁への蓄積と放出,(2)ダスト粒子の炉内プラズマ中の挙動とトリチウム蓄積,(3)プラズマ対向材料のトリチウム蓄積と放出にかかわるモデル構築,コード開発及びシミュレーションの現状を紹介する。

論文

Transport of heavy hydrocarbon and its redeposition on plasma facing walls

大宅 薫*; 井内 健介*; 菊原 康之*; 仲野 友英; 河田 純*; 川染 勇人*; 上田 良夫*; 田辺 哲朗*

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.419 - 424, 2009/09

CH$$_{4}$$, C$$_{2}$$H$$_{4}$$及びC$$_{2}$$H$$_{6}$$のプラズマ対抗壁近傍での輸送と再たい積をEDDYコードを用いて調べた。計算結果では、C$$_{2}$$H$$_{4}$$及びC$$_{2}$$H$$_{6}$$はCH$$_{4}$$と比較して発生場所の近傍に再たい積することが示された。これはJT-60Uでの分光測定結果と定性的に一致する。また、EDDYコードで計算されたC$$_{2}$$の発光に対するC$$_{2}$$H$$_{4}$$の電離事象数及びCHの発光に対するCH$$_{4}$$の電離事象数は電子温度が10eV以上の範囲ではJT-60Uでの分光測定結果と定量的に一致した。

論文

Numerical analysis of incident angle of heavy metal impurity to plasma facing components by IMPGYRO

星野 一生; 藤間 光徳*; 古林 真彦*; 畑山 明聖*; 井内 健介*; 大宅 薫*

Journal of Nuclear Materials, 390-391, p.168 - 171, 2009/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:32.89(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉のプラズマ対向壁材料にタングステンを用いた場合、タングステン不純物の炉心混入と放射損失が問題となる。不純物の炉心混入量を予測評価するためには、自己スパッタリング率と反射率の評価が重要である。これらは、不純物粒子の固体壁への入射角に強く依存することが知られている。そこで、モンテカルロ不純物輸送コードIMPGYROを用いて、JT-60Uの接触及び非接触プラズマ分布を用いたタングステン不純物の輸送解析を行い、ダイバータ板への入射角度分布を調べた。その結果、入射粒子の価数に対応した幾つかのピークを持つ入射角度分布が得られた。これは、シース電場による壁垂直方向への加速が、入射粒子の価数に依存するためである。また、自己スパッタリング率及び反射率に対するシースの影響を調べた。接触プラズマ状態では、おもに、シース電場により入射角が変化したことに起因して、シース電場を考慮しない場合に比べて自己スパッタリング率が増大した。一方、非接触プラズマ状態では、反射が支配的であり、シース電場の影響はほとんどみられなかった。

論文

Kinetic modelling of impurity transport in detached plasma for integrated divertor simulation with SONIC (SOLDOR/NEUT2D/IMPMC/EDDY)

清水 勝宏; 滝塚 知典; 大宅 薫*; 井内 健介*; 仲野 友英; 高山 有道*; 川島 寿人; 星野 一生

Nuclear Fusion, 49(6), p.065028_1 - 065028_9, 2009/06

 被引用回数:52 パーセンタイル:89.25(Physics, Fluids & Plasmas)

統合ダイバータコードSONICを開発した。モンテカルロ固有の問題を解決し、モンテカルロ不純物輸送コードIMPMCとダイバータコードSOLDOR/NEUT2Dの自己無撞着な結合に成功した。運動論効果や複雑な炭化水素の解離過程を考慮するには、モンテカルロモデリングが必要である。統合ダイバータコードは、EDDYコードとの結合をさらに行うことで、ダイバータ板における損耗/再堆積の過程を含めて不純物の輸送を調べることが可能となる。JT-60Uで観測されたX点 ダイバータのダイナミクスを調べた。シミュレーションの結果、X点近傍での大きな放射損失は、ドームからスパッタされた炭化水素によるものであることがわかった。リサイクリングがない時には、温度勾配力の運動論効果により、従来の流体による評価に比べてヘリウム圧縮が改善する。しかし、ダイバータにおけるリサイクリングによりこの効果は相対的に小さくなることがわかった。

口頭

Dynamic simulation of erosion and redeposition on plasma facing materials

大宅 薫*; 田辺 哲朗*; 竹永 秀信; 井内 健介*

no journal, , 

プラズマ対向材の損耗と再堆積に関する動的シミュレーション結果について報告する。JT-60UのW型ダイバータでは、内側ダイバータ板で損耗、外側ダイバータ板で再堆積が観測されている。内外非対称性を解明するために、EDDYコードを用いて損耗・再堆積の計算を行った。EDDYコードでは、ダイバータ板から発生した不純物の輸送、及び不純物のダイバータ板への動的堆積過程を考慮している。さらに、エネルギーに依存した反射係数,ダイバータ板近傍での炭化水素の解離過程,炭化水素の吸着係数を取り入れて計算を行う。外側ダイバータ板でスパッタされた不純物は、ダイバータ板近傍ですぐに解離し、スパッタ位置に近い場所に再堆積する。再堆積した不純物はさらにスパッタを受けるため、外側ダイバータ板では損耗が支配的となる。一方、内側ダイバータ板では、プラズマ温度が低いために損耗を受けにくく、外側ダイバータから長距離輸送された不純物が堆積することで再堆積層が形成される。これらの計算結果は、実験結果とほぼ一致する。その他、TEXTORのツインテストリミタの計算,ブラシ構造での炭化水素堆積、及び炭素イオン照射時のタングステンの分子動力学計算について報告する。

口頭

非接触プラズマにおける不純物輸送のダイバータ統合モデリング

清水 勝宏; 滝塚 知典; 大宅 薫*; 井内 健介*; 仲野 友英; 高山 有道*; 川島 寿人; 星野 一生

no journal, , 

モンテカルロ固有の問題を解決し、モンテカルロ不純物輸送コードIMPMCとダイバータコードSOLDOR/NEUT2Dのセルフコンシステントな結合を行い、統合ダイバータコードを開発した。運動論効果や複雑な炭化水素の解離過程を考慮するには、モンテカルロモデリングが不可欠である。EDDYとの結合をさらに行い、ダイバータ板における炭素材の損耗/再堆積の過程を含めて不純物の輸送を調べることを可能とした。ドームでの反射係数が大きい場合、解離途中で現れる中性炭化水素によって、磁力線を横切り、ドームとの反射を繰り返し主プラズマに混入することが明らかになった。また、ヘリウム輸送における運動論的効果を調べ、リサイクリングがない時には、温度勾配力の運動論効果により、従来の流体による評価に比べてヘリウム圧縮が改善することを明らかにした。しかし、ダイバータにおけるリサイクリングによりこの効果は相対的に小さくなることがわかった。

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