Research on turbulent transport for the reduction of divertor heat load

降低偏滤器热负荷的湍流输运研究

基本信息

批准号：
21H01066
负责人：
小菅佑輔
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、乱流輸送によりスクレイプオフ層(SOL)の厚みを制御できるのか、という問いに挑戦する。そのためには、核融合の周辺領域に励起されうる乱流の種類やその輸送特性を把握することが必要となる。理論モデルを構築し揺動や輸送特性の分類を進め、実験データ解析による検証を進めている。今年度の研究では、周辺領域において重要となる磁力線に沿ったイオンの流れ（平行流）の効果の検討を進めた。平行流のもつ径方向の不均一性に起因する不安定性が励起されうるが、電子の応答が流体的になっている場合の不安定性特性について解析を進めた。また、これらの領域において励起された揺動の非線形発展について解析を進めた。ドリフト波のような揺動が非線形発展した場合に、海洋における津波と類似の非線形波動が励起されることを理論的に指摘し、実験データ解析によりその存在を実証した。粒子束が瞬時的に増幅されることがわかり、SOLの厚みを非線形波動により増すことができるのではないかという見方を提案することができた。実験データ解析にも進捗があった。すなわち、トモグラフィから得られた発光量を用いて、密度揺動及び電子温度揺動の同時取得に挑戦した。これにより、プローブデータを中心に進められているデータ解析に加え、非侵襲的にプラズマの揺動解析を進めるための基盤が得られた。これらの成果について、プラズマ核融合学会や日本物理学会にて報告した。成果を論文としてまとめ、Phys. Plasmas やJ. Phys. Soc. Japan などの学術誌にて発表した。

在这项研究中，我们挑战了刮掉层（SOL）的厚度是否可以通过湍流传输控制的问题。为此，有必要了解核聚变周围区域可以激发的湍流类型及其传输特性。我们正在构建理论模型，对摇摆和运输特性进行分类，并通过分析实验数据进行验证。在今年的研究中，我们研究了离子流沿磁场线（平行流）的影响，这在外围区域很重要。由于平行流的径向不均匀性而导致的不稳定性可能会被激发，但我们继续分析电子响应为类流体时的不稳定性特征。我们还分析了这些区域中激发振荡的非线性演化。我们从理论上指出，当漂移波等振荡非线性发展时，会激发类似于海洋海啸的非线性波动，并通过实验数据分析证明了它们的存在。我们发现粒子通量瞬间放大，并且我们能够提出可以通过非线性波运动增加溶胶厚度的想法。实验数据分析也取得了进展。也就是说，我们尝试使用从断层扫描获得的发光量同时获得密度波动和电子温度波动。这为除了目前主要使用探针数据进行的数据分析之外，还为无创等离子体波动分析提供了基础。这些结果在等离子体聚变学会和日本物理学会上发表了报告。结果被总结为论文并发表在 Phys Plasmas 和 J. Phys Japan 等学术期刊上。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Super-regular breathers in nonlinear systems with self-steepening effect.

非线性系统中具有自陡效应的超规则呼吸器。

DOI：
10.1103/physreve.100.062201
发表时间：
2019-12-01
期刊：
Physical review. E
影响因子：
0
作者：
Chong Liu;N. Akhmediev
通讯作者：
N. Akhmediev

A fate of nonlinear evolution of drift waves: Excitation of nonlinear breathers

漂移波非线性演化的命运：非线性呼吸器的激励

DOI：
10.1063/5.0122295
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
2.2
作者：
Kosuga Y.;Inagaki S.;Kawachi Y.
通讯作者：
Kawachi Y.

Excitation of nonlinear breathers in magnetized plasmas

磁化等离子体中非线性呼吸器的激发

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Kosuga
通讯作者：
Y. Kosuga

ドリフトブリーザーの励起による輸送フラックスの変化

由于漂移呼吸器的激发而引起的传输通量的变化

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
小菅佑輔;稲垣滋;河内裕一
通讯作者：
河内裕一

Spatiotemporal dynamics of high-wavenumber turbulence in a basic laboratory plasma

基本实验室等离子体中高波数湍流的时空动力学

DOI：
10.1038/s41598-022-23559-1
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
4.6
作者：
Kawachi Yuichi;Sasaki Makoto;Kosuga Yusuke;Terasaka Kenichiro;Nishizawa Takashi;Yamada Takuma;Kasuya Naohiro;Moon Chanho;Inagaki Shigeru
通讯作者：
Inagaki Shigeru