非接触プラズマ中性粒子輸送解明のための対向壁水素リサイクルモデリング構築
建立对壁氢回收模型以阐明非接触等离子体中性粒子输运
基本信息
- 批准号:19K03800
- 负责人:
- 金额:$ 2.75万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
- 财政年份:2019
- 资助国家:日本
- 起止时间:2019-04-01 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
本年度は、タングステンの分子動力学法(MD法)に取り組んだ。中性子を照射したW試料に対して、試料温度を変えて重水素プラズマ曝露を行う実験が行われた。陽電子消滅法を用いて試料中の空孔の大きさと、昇温脱離ガス分析法を用いて水素同位体の吸蔵量が評価された。この実験結果によると、プラズマ曝露温度の違いと水素同位体の有無によって空孔の大きさに変化が生じることがわかっている。そこで本研究では、水素同位体が空孔の構造変化に与える影響に着目して、分子動力学法を用いてその影響を調査し、W における空孔と水素との相互作用の解明に貢献することを目的とした。具体的には、水素が空孔の構造変化に与える影響を分子動力学法を用いて解析した。温度と空孔中の水素の数を変えてシミュレーションを行い、タングステン構造の変位・乱れ・揺らぎを三つの指標を用いて評価した。その結果、各温度で十分量の水素があると構造に変化が生じることが分かった。また、今回は空孔周辺を完全結晶としたが、実際は乱れがあるため、結果に影響を及ぼす可能性があると考えられるもう一つの成果として、炭素壁水素リサイクリングモデルにおける深層学習の適用に取り組んだ。水素リサイクリングモデルでは、炭素と水素から構成される壁に水素原子を入射し、放出される原子・分子のエネルギー等を計算する。これをさまざまな条件で行う必要があるが、分子動力学法は計算コストが高いため、深層学習を用いて結果の一部を予測することでその削減を図った。予測対象としたのは、壁からの水素分子放出の有無と放出水素分子の運動エネルギー分布である。前者に関しては約9 割の精度で予測ができた一方、後者に関しては誤差が大きかった。その要因として放出分子のサンプル数が小さいことが考えられるため、その数が大きい反射水素原子の運動エネルギー分布を対象に検証を行ったところ、小さい誤差で予測を行うことができた。
今年我们研究了钨的分子动力学方法(MD法)。进行了将照射了中子的W样品一边改变样品温度一边暴露于氘等离子体的实验。使用正电子湮没法评估样品中空位的大小,并使用程序升温解吸气体分析法评估吸收的氢同位素的量。实验结果表明,孔的尺寸根据等离子体暴露温度和氢同位素的存在与否而变化。因此,在本研究中,我们将重点关注氢同位素对空位结构变化的影响,并利用分子动力学方法研究这种影响,为阐明W中空位与氢之间的相互作用做出贡献。具体来说,我们利用分子动力学方法分析了氢对孔隙结构变化的影响。通过改变温度和孔隙中氢原子的数量进行模拟,并使用三个指标评估钨结构的位移、无序和波动。他们发现在每个温度下足够量的氢都会引起结构的变化。另外,虽然我们把空位周围的区域做成了完美的晶体,但实际上是存在无序的,所以另一个可能影响结果的就是深度学习在我研究的碳壁氢回收模型中的应用。在氢回收模型中,将氢原子引入由碳和氢组成的壁中,并计算释放的原子和分子的能量。这需要在各种条件下完成,但由于分子动力学方法的计算成本很高,我们试图通过使用深度学习预测一些结果来降低成本。预测目标是氢分子是否从壁上释放以及释放的氢分子的动能分布。虽然前者的预测准确率约为 90%,但后者的误差较大。其原因被认为是发射分子的样本数较少,因此当我们验证样本数较多的反射氢原子的动能分布时,我们能够以较小的误差进行预测。
项目成果
期刊论文数量(33)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ro-vibrational population distribution in the ground state of hydrogen isotopologues in LHD peripheral plasmas deduced from emission spectroscopy
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- DOI:10.1016/j.jqsrt.2021.107592
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:2.3
- 作者:Hiroki Ishihara ; Arseniy Kuzmin; Masahiro Kobayashi; Taiichi Shikama; Keiji Sawada ; Seiki Saito ; Hiroaki Nakamura; Keisuke Fujii ; Masahiro Hasuo; the LHD Experiment Group
- 通讯作者:the LHD Experiment Group
Development of a Molecular Dynamics Method with Heat Transfer into Bulk for Ion Injection into Materials
开发一种将离子注入材料的传热到本体的分子动力学方法
- DOI:10.1585/pfr.15.2403073
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0.8
- 作者:SAITO Seiki;NAKAMURA Hiroaki;SAWADA Keiji;KOBAYASHI Masahiro;GAKUSHI Kawamura;MASAHIRO Hasuo
- 通讯作者:MASAHIRO Hasuo
Evaluation tolerance of DNA damaged by tritium beta decay using MD simulation
使用 MD 模拟评估 DNA 受氚 β 衰变损伤的耐受性
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kento Ishiguro; Hiroaki Nakamura; Shunsuke Usami; Susumu Fujiwara;Seiki Saito
- 通讯作者:Seiki Saito
Development of Simulation Codes to Treat Hydrogen Molecules Process in Divertor Plasma Region including Divertor Plate
开发模拟代码来处理偏滤器等离子体区域(包括偏滤器板)中的氢分子过程
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Hiroaki Nakamura
- 通讯作者:Hiroaki Nakamura
Molecular Dynamics Simulation on Hydrogen Isotope Molecules Emitted from Amorphous Carbon
无定形碳释放氢同位素分子的分子动力学模拟
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Hiroaki Nakamura
- 通讯作者:Hiroaki Nakamura
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- 资助金额:
$ 2.75万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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$ 2.75万 - 项目类别:
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