非接触核融合プラズマモデリングを目指した周辺プラズマ・中性粒子輸送コード開発

开发用于非接触聚变等离子体建模的环境等离子体/中性粒子传输代码

基本信息

批准号：
19K03802
负责人：
河村学思
金额：
$ 2.75万
依托单位：
National Institute for Fusion Science
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

项目摘要

NAGDIS-II直線装置で前年度に本格的に開始した重水素放電で課題となっていた放電の不安定性を解消するため，放電部とダイバータ模擬領域間でガスをバイパスする配管を設置し，バルブ開閉操作による追加の圧力制御を行うことで，放電の安定化を実現させた．また，下流ガス流量調整により重水素プラズマの接触・非接触状態の遷移を制御し，そのときの上流・下流プラズマパラメータをレーザートムソン散乱計測により取得することに成功した．同装置の数値モデリングでは，前年度に開発したガス排気モデルを用い，EMC3-EIRENEコードを用いたプラズマ輸送計算を実施した．電子加熱パワーと放電部ガス流量を調節して低温の接触プラズマを生成し，下流ガス流量を徐々に上昇させることで非接触遷移を達成させた．水素原子分子の輸送モデリングでは，水素分子の電子・振動・回転状態を区別した水素分子衝突放射モデルの整備し，非接触プラズマにおける電子と陽子のエネルギー損失率係数を計算した．非接触プラズマのプラズマパラメータの元で電子基底状態の振動・回転ポピュレーション分布を初期300 Kのボルツマン分布を与えて時間発展的に解いたところ，電子衝突での振動・回転励起による電子のエネルギー損失が，分子の解離を伴うトリプレット状態への励起によるエネルギー損失よりも1桁から2桁大きいことがわかった．また，非接触プラズマ研究を目的とはしていないが，Heliotron J装置のEMC3-EIRENEモデルによる加熱パワーと電子密度のサーベイを行い，高密度条件で質的な変化を伴う下流プラズマパラメータの変化を得ており，直線装置以外の放電条件について検討を行った．

为了解决去年开始使用NAGDIS-II线性装置认真进行的氘放电所存在的放电不稳定问题，我们在放电部分和分流器模拟区域之间安装了管道以绕过气体，并安装了阀门，通过打开和关闭操作进行额外的压力控制来实现排放的稳定。我们还通过调节下游气体流量成功控制了氘等离子体在接触态和非接触态之间的转变，并利用激光汤姆逊散射测量获得了当时的上下游等离子体参数。对于该设备的数值建模，我们使用了前一年开发的气体排放模型，并使用 EMC3-EIRENE 代码进行等离子体传输计算。通过调节电子加热功率和放电气体流量产生低温接触等离子体，并通过逐渐增加下游气体流量实现非接触过渡。对于氢原子的输运建模，我们开发了氢分子碰撞辐射模型，区分氢分子的电子、振动和旋转状态，并计算了非接触等离子体中电子和质子的能量损失率系数。当通过在非接触等离子体的等离子体参数下给出300 K的初始玻尔兹曼分布以时间演化的方式求解电子基态的振动/旋转布居分布时，发现由于电子的能量损失发现由电子碰撞引起的振动/旋转激发比由伴随分子解离的三重态激发引起的能量损失大一到两个数量级。尽管并非用于非接触等离子体研究，但我们使用 Heliotron J 装置的 EMC3-EIRENE 模型对加热功率和电子密度进行了调查，并研究了高密度条件下伴随质变的下游等离子体参数的变化。，我们研究了线性装置以外的放电条件。

项目成果

期刊论文数量（88）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

University of Wisconsin-Madison(米国)

威斯康星大学麦迪逊分校（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

University of Wisconsin-Madison(米国)

威斯康星大学麦迪逊分校（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Max-Planck IPP/Forschungszentrum Juelich(ドイツ)

马克斯普朗克 IPP/于利希研究中心（德国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Reduction of pulsed particle load with dynamic pressure induced by transient recycled neutral flux

通过瞬态再循环中性通量引起的动态压力减少脉冲颗粒负载

DOI：
10.1088/1361-6587/ac8acb
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
2.2
作者：
Hayashi Yuki;Tanaka Hirohiko;Ohno Noriyasu;Kajita Shin;Morgan Thomas;van der Meiden Hennie;Scholten John;Vernimmen Jordy;Natsume Hiroki;Sawada Keiji;Masuda Shota
通讯作者：
Masuda Shota

Ro-vibrational population distribution in the ground state of hydrogen isotopologues in LHD peripheral plasmas deduced from emission spectroscopy

从发射光谱推导出 LHD 外围等离子体中氢同位素体基态的旋转振动布居分布

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