Development of an innovative technique for heat load reduction on divertor plates in high-temperature plasma confinement devices

开发用于减少高温等离子体约束装置中偏滤器板热负荷的创新技术

• 批准号: 21K18620
• 负责人: 庄司 主
• 金额: $ 4.08万
• 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 Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18620/
• 关键词: 大型ヘリカル装置; 高速カメラ; 不純物ダスト落下装置; 周辺プラズマ; ステレオ視計測; ダスト輸送シミュレーション; 不純物ダストドロッパー; ダスト粒子; 大型ヘリカル装置(LHD); ダスト; エルゴディック領域; ダイバータ; 熱負荷低減; 画像計測

2022年度中においては、プラズマ計測用ステレオアダプタとイメージガイドを新たに製作して、大型ヘリカル装置の周辺に設置されているプラズマ監視カメラ用耐放射線ラックの内部に設置するとともに、既存の高速カメラに接続できるようにした。さらに、既存の耐放射線イメージファイバーの布設経路を変更することによって、不純物ダストドロッパーが設置されている上部ポートの直近に2箇所のダスト観測用ビューポートを確保・整備した。これにより、不純物ダストドロッパーから大型ヘリカル装置のプラズマ周辺部に落下するダストの3次元的軌道とダストの溶発位置とその過程を高い時間分解能で観測できるようになった。高速カメラを使用して、様々な実験条件において観測を行ったところ、プラズマ周辺部におけるダストの軌道と溶発位置がプラズマの密度に依存して大きく変化することが分かった。一方、プラズマの密度が同じであるにもかかわらず、溶発位置がトーラス外側方向に移動するという興味深い現象を観測した。今後、これらの実験結果をダスト輸送シミュレーションコード等を用いて解析を進めていく予定である。また、2022年度における最新の研究成果を、第25回制御核融合装置におけるプラズマ表面相互作用に関する国際会議(6月13日～17日、オンライン)、第41回シミュレーション技術に関する国際会議 (8月31日から9月2日、オンライン)、第6回プラズマ物理に関するアジア・太平洋国際会議(10月9日～14日、オンライン)、第31回国際土岐コンフェレンス(11月8日～11日、オンライン)、第39回プラズマ・核融合学会年会(11月22日～25日、富山国際会議場(富山市))に参加して発表した。さらに、Nuclear Materials and Energy誌とPlasma and Fusion Research誌に論文を投稿し、その後、出版された。

2022财年，我们将制造用于等离子体测量的新型立体适配器和图像引导装置，并将其安装在大型螺旋装置周围安装的等离子体监控摄像机的防辐射机架内，以及安装在现有的高速摄像机中。我能够连接。此外，通过改变现有抗辐射图像光纤的安装路线，在安装杂质灰尘滴管的上端口附近固定并建造了两个灰尘观察观察口。这使得能够以高时间分辨率观察灰尘从杂质灰尘滴落到大型螺旋装置的等离子体外围的三维轨迹、灰尘的烧蚀位置及其过程。在各种实验条件下使用高速相机进行的观察表明，等离子体外围的灰尘轨迹和烧蚀位置根据等离子体密度而发生显着变化。另一方面，我们观察到一个有趣的现象，即使等离子体密度保持不变，烧蚀位置也会向环面外侧移动。将来，我们计划使用灰尘传输模拟代码来分析这些实验结果。此外，2022年的最新研究成果将在第25届受控聚变装置等离子体表面相互作用国际会议（6月13-17日，在线）和第41届国际模拟技术会议上公布。 （8月31日-9月2日，在线），第六届亚太等离子体物理国际会议（10月9日-14日，在线），第31届国际Toki会议（11月8日-11日，在线），并在第39届年会上做报告日本等离子体核聚变学会学术会议（11月22日至25日，富山国际会议中心（富山市））。此外，他还向《核材料与能源》和《等离子体与聚变研究》杂志提交了论文，这些论文随后发表。

项目成果

Simulation of Impurity Transport and Deposition in the Closed Helical Divertor in the Large Helical Device

大型螺旋装置中闭式螺旋偏滤器中杂质传输与沉积的模拟

• DOI: 10.1585/pfr.16.2403004
• 发表时间: 2021
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: M. Shoji;G. Kawamura;J. Romazanov;A. Kirschner;A. Eksaeva;D. Borodin;S. Masuzaki;S. Brezinsek,
• 通讯作者: S. Brezinsek,

大型ヘリカル装置(LHD)における方向性マテリアルプローブ上の炭素堆積層分布のERO2.0コードによるシミュレーション解析

使用ERO2.0代码对大型螺旋装置（LHD）定向材料探针积碳层分布进行模拟分析

• 发表时间: 2021
• 作者: SHOJI Mamoru;MASUZAKI Suguru;KAWAMURA Gakushi;ROMAZANOV Juri;KIRSCHNER Andreas;BREZINSEK Sebastijan
• 通讯作者: BREZINSEK Sebastijan

Validation of the plasma-wall interaction simulation code ERO2.0 by the analysis of tungsten migration in the open and closed helical divertor region in the Large Helical Device

通过分析大型螺旋装置中开放和封闭螺旋偏滤器区域中的钨迁移来验证等离子体-壁相互作用模拟代码 ERO2.0

• 发表时间: 2022
• 作者: M. Shoji;G. Kawamura;J. Romazanov;A. Kirschner;S. Masuzaki;G. Motojima;M. Kobayashi;M. Tokitani;S. Brezinsek
• 通讯作者: S. Brezinsek

alidation of the plasma-wall interaction simulation code ERO2.0 by the analysis of tungsten migration in the open divertor region in the Large Helical Device

通过分析大型螺旋装置中开放偏滤器区域中的钨迁移来验证等离子体-壁相互作用模拟代码 ERO2.0

• DOI: 10.1016/j.nme.2022.101257
• 发表时间: 2022
• 期刊: Nuclear Materials and Energy
• 影响因子: 2.6
• 作者: M. Shoji;G. Kawamura;J. Romazanov;A. Kirschner;S. Masuzaki;G. Motojima;M. Kobayashi;M. Tokitani;S. Brezinsek
• 通讯作者: S. Brezinsek

LHDの中に蓄積する不純物層の分布をシミュレーションで完全再現

模拟完全再现了 LHD 中积累的杂质层的分布