高閉じ込め輸送障壁プラズマのヘリウム灰蓄積・排出と核燃焼特性改善の研究

高约束输运势垒等离子体氦灰积累与排放及核燃烧特性改进研究

• 批准号: 19760605
• 负责人: 武井 奈帆子
• 金额: $ 0.95万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19760605/
• 关键词: 輸送障壁プラズマ; 高自発電流; 燃焼プラズマ制御; 電流立ち上げ; 輸送・電流駆動シミュレーション

本研究の目的は、輸送障壁プラズマの高閉じ込め制御とヘリウム灰蓄積・排出との共存性を検証し、核燃焼状態を長時間維持し得る運転領域を明らかにすることである。今年度の本研究で得た成果は以下の通りである。磁気シアに応じた輸送改善とこれによるプラズマ圧力と自発電流の構造形成を与える自己無撞着な輸送物理モデルを導入し、コードの改良・整備を行った。そして、JT-60Uの高自発電流プラズマの長時間維持実験の解析を行い、統合コード及び輸送物理モデルの妥当性を検証した。また、本格的な高出力密度核燃焼炉における「燃焼プラズマ制御」の観点から「定常・高自発電流トカマクの電流立ち上げ・燃焼構造制御」の研究を積極的に進め、ITERの長時間(〜100sec)電流立ち上げ特性を輸送・電流駆動シミュレーションによって調べ、誘導電流がプラズマ中心部に集中して位置不安定な状態になることを明らかにした。そこで、電子サイクロトロン電流駆動と中性粒子加熱による閉じ込め改善モードへの遷移を利用することで電流分布を平坦化し、高安定に電流を立上げ得るシナリオを示した。このように、輸送障壁プラズマの高閉じ込め制御とヘリウム灰蓄積・排出との共存性を検証するための、プラズマ分布構造の自己組織化を反映した輸送シミュレーションモデルの開発に資する重要な成果を得た。また、得られた研究成果を国際会議で発表した際、ITER開発において電流立ち上げの際の制御が最重要の課題になっていることもあって、本研究はこの分野に先鞭をつける研究として多くの注目を集め、今後のITER開発への貢献を要請された。

本研究的目的是验证输运势垒等离子体的高约束控制与氦灰积累/排放之间的共存，并明确核燃烧可以长期维持的运行范围。今年的研究取得的成果如下。我们引入了一种自洽输运物理模型，该模型根据磁剪切改进输运并形成等离子体压力和自发功率流的结构，并改进和维护了代码。然后，对JT-60U高自功率电流等离子体的长期维护实验进行了分析，验证了集成代码和输运物理模型的有效性。此外，从全尺寸高功率密度核燃烧反应堆的“燃烧等离子体控制”角度，我们正在积极开展“稳态、大容量功率电流的电流爬升和燃烧结构控制”研究托卡马克”和正在研究ITER的长期（〜（100秒）电流上升特性）通过传输/电流驱动模拟进行了研究，结果表明感应电流集中在等离子体中心，导致位置不稳定。因此，我们提出了一种方案，通过使用电子回旋加速器电流驱动并过渡到中性粒子加热的约束改进模式，可以使电流分布平坦，并且可以以高度稳定的方式提高电流。通过这种方式，我们获得了重要的结果，将有助于建立反映等离子体分布结构自组织的输运模拟模型，以验证输运势垒等离子体的高约束控制与氦灰积累/排放之间的共存.此外，在国际会议上介绍所取得的研究成果时表示，由于电流启动的控制已成为ITER开发中最重要的问题，这项研究被认为是该领域的先驱，引起了广泛关注和关注。被要求为ITER的未来发展做出贡献。