担当:K.M
研究背景・目的
核融合発電は、二酸化炭素を排出しないクリーンなエネルギー源として期待されています。この核融合発電を実現するためには、高温プラズマを安定して閉じ込める必要があります。本研究の対象は、トカマク型核融合炉という磁場を用いてプラズマを閉じ込める核融合炉です。特に、ダイバータプラズマと呼ばれる、核融合炉下部二設置された排気・排熱を担うダイバータ周辺のプラズマの挙動を解析します。
本研究で、特に注目しているのが荷電交換と弾性衝突です。ダイバータプラズマには接触状態と非接触状態の2つが存在しますが、接触状態では荷電交換も弾性衝突もイオンエネルギーを冷却するように働く一方で、非接触状態では、荷電交換が加熱、弾性衝突が冷却に働くということがシミュレーション上で明らかになっています1。しかし、従来は両者が同じような役割を果たす反応だと考えられてきました。Fig. 1に示す通り、粒子A,Bを区別しない場合、反応結果が非常に似たものになるためです。なぜ、非接触状態において荷電交換が加熱、弾性衝突が冷却に働くのかは未解明です。
本研究では、ダイバータプラズマにおけるエネルギー輸送について、荷電交換と弾性衝突がどのような役割を果たしているのかを明らかにすることを目的としています。これによって、トカマク型核融合炉のダイバータへの熱負荷低減へ貢献できると考えています。
[1]
研究方法
研究では、SONIC2と呼ばれるシミュレーションコードを用います。核融合炉内のプラズマ、中性粒子、不純物粒子をそれぞれ、SOLDOR, NEUT2D, IMPMCという3つのコードが解析する統合ダイバータシミュレーションコードです。プラズマについては流体近似を用いています。
