NIFS：重水素でプラズマ断熱層を高性能化：
Couche d’isolation plasma haute performance:
Hochleistungs-Plasma-Isolationsschicht:
High performance plasma insulation layer:
高性能氘等離子絕緣層
ープラズマの乱流観測を始めて実証ー
「核融合発電」：
核融合発電ではプラズマ中心部を１億度Ｃ以上の高温にする必要がある。
- プラズマ中に断熱層ができれば、
- プラズマから外へ伝わる熱が少なくなり、
- プラズマ中心部の温度が上昇し、
核融合発電に好ましい状態となる。
これまで、
「プラズマ質量の違いが、断熱層形成や性能に与える影響」は不明だった。
自然科学研究機構核融合科学研究所
小林達哉助教、
清水昭博助教「核融合発電」実現に向け、「重水素を用いてプラズマ断熱層の高性能化」に成功した。
- プラズマ内部の流れを計測し、
- 重水素プラズマで生じる強い流れにより、
- 高性能な断熱層が形成されることを示した。
核融合発電に不可欠な高温プラズマの生成につながる。
超電導核融合プラズマ実験装置
大型ヘリカル装置（ＬＨＤ）重水素プラズマと軽水素プラズマの比較実験を行った。
重水素プラズマの特性：
重水素プラズマは、軽水素プラズマの１・５倍高い密度でも断熱層ができた。
一般的に、プラズマ密度が高くなると、断熱層は形成されにくくなる。
プラズマ内部の流れを計測：
「時速８００万kmに加速した金イオン高速ビーム」をプラズマに入射した。
- プラズマを通過したビームの、
- エネルギー変化で電位を得る手法を用いて、
- プラズマ内部の流れを計測した。
その結果、
重水素プラズマは、軽水素プラズマより流れが強い。
「これが断熱性能につながること」が分かった。
ニュースイッチ
核融合科学研究所
核融合発電：
核融合発電の実現には、高温のプラズマを磁場で安定に閉じ込めることが必要です。
プラズマの乱流が問題：
しかし、
「プラズマ中に発生する乱流※1」によって、
「プラズマの温度が下がってしまうこと」が問題なのです。
「乱流の特性を明らかにすることが重要な研究課題」となっています。
大型ヘリカル装置（LHD）：
核融合科学研究所（岐阜県土岐市）
釼持尚輝助教、
居田克巳教授、
徳澤季彦准教授
米ウィスコンシン大学
ダニエル J デン ハートッグ教授研究グループ：
大型ヘリカル装置（LHD）※2において、
- プラズマ中で熱が逃げていく際、
- 熱よりも速く移動していく乱流を、
- 世界で初めて発見しました。
乱流の特性を解明：
この乱流の特性は、「プラズマ温度変化の予知を可能にするもの」です。
今後、
乱流を観測することで、
「プラズマ温度をリアルタイムで制御する手法」を開発します。
研究成果論文：
５月１６日に英国「サイエンティフィック・リポーツ」オンライン版に掲載されました。
研究の成果：
予兆乱流を観測することで、プラズマ温度変化を予知できた。
今後、プラズマ温度をリアルタイムで制御する手法の開発が期待されます。
研究成果 / ニュース
https://www.nifs.ac.jp/news/researches/220519.html
NIFS : Couche d’isolation plasma haute performance au deutérium :
-Première démonstration d’observation de la turbulence du plasma-
“Production d’énergie par fusion”:
Dans la production d’énergie de fusion, il est nécessaire d’élever la température de la partie centrale du plasma à 100 millions de degrés Celsius ou plus.
Si une couche calorifuge se forme dans le plasma,
Moins de chaleur est transférée du plasma vers l’extérieur,
La température au centre du plasma augmente,
Il sera dans un état favorable pour la production d’énergie de fusion.Jusqu’à présent
“L’effet de la différence de masse de plasma sur la formation de la couche d’isolation thermique et les performances” était inconnu.
Institut national des sciences de la fusion, Institut national des sciences de la fusion
Professeur adjoint Tatsuya Kobayashi,
Professeur adjoint Akihiro ShimizuVers la réalisation de la “génération d’énergie de fusion”, nous avons réussi à “améliorer les performances de la couche d’isolation au plasma à l’aide de deutérium”.
Mesurer le débit à l’intérieur du plasma et
En raison du fort flux généré par le plasma de deutérium
Il a été montré qu’une couche d’isolation thermique à haute performance est formée.
Cela conduit à la génération de plasma à haute température, indispensable à la production d’énergie de fusion.Dispositif expérimental de plasma de fusion supraconducteur
Grand dispositif hélicoïdal (LHD)Une expérience comparative entre le plasma de deutérium et le plasma d’hydrogène léger a été menée.
Caractéristiques du plasma de deutérium :
Le plasma de deutérium a formé une couche d’isolation thermique même à une densité 1,5 fois supérieure à celle du plasma d’hydrogène léger.
Généralement, plus la densité du plasma est élevée, moins il est probable que la couche isolante se forme.
Mesure du débit à l’intérieur du plasma :
Un “faisceau d’ions d’or à grande vitesse accéléré à 8 millions de km/h” était incident sur le plasma.
Du faisceau qui a traversé le plasma
En utilisant la technique d’obtention d’un potentiel électrique par changement d’énergie,
Le débit à l’intérieur du plasma a été mesuré.
par conséquent,Le plasma de deutérium a un flux plus fort que le plasma d’hydrogène léger.
Il s’est avéré que “cela conduit à des performances d’isolation thermique”.
Nouvel interrupteur
Institut national des sciences de la fusion
Production d’énergie par fusion :
Afin de réaliser la production d’énergie de fusion, il est nécessaire de confiner de manière stable le plasma à haute température avec un champ magnétique.
La turbulence du plasma est un problème :
mais,
En raison de “la turbulence générée dans le plasma * 1”
Le problème est que la température du plasma chute.
“Clarifier les caractéristiques de la turbulence est un sujet de recherche important.”
Grand dispositif hélicoïdal (LHD):
Institut national des sciences de la fusion (ville de Toki, préfecture de Gifu)
Professeur adjoint Naoki Kamochi,
Professeur Katsumi Ida,
Professeur associé Kihiko Tokuzawa
Université du Wisconsin, États-Unis
Professeur Daniel J. Den HartggGroupe de recherche:
Dans le grand dispositif hélicoïdal (LHD) * 2
Quand la chaleur s’échappe dans le plasma
Turbulence qui se déplace plus vite que la chaleur,
Je l’ai découvert pour la première fois au monde.
Élucider les caractéristiques de la turbulence :La caractéristique de cette turbulence est “qui permet de prédire les changements de température du plasma”.
désormais,
En observant les turbulences,
Nous développerons une “méthode de contrôle de la température du plasma en temps réel”.
Documents de recherche:
Il a été publié dans la version en ligne de “Scientific Reports” au Royaume-Uni le 16 mai.
Résultats de recherche:
En observant la turbulence prédictive, il a été possible de prédire l’évolution de la température du plasma.
Dans le futur, il est prévu de développer une méthode pour contrôler la température du plasma en temps réel.
Résultats de recherche / Actualités
NIFS: Hochleistungs-Plasma-Isolationsschicht mit Deuterium:
-Erste Demonstration der Beobachtung von Plasmaturbulenzen-
“Fusionsstromerzeugung”:
Bei der Erzeugung von Fusionsenergie ist es notwendig, die Temperatur des zentralen Teils des Plasmas auf 100 Millionen Grad Celsius oder mehr zu erhöhen.
Bildet sich im Plasma eine wärmeisolierende Schicht,
Weniger Wärme wird vom Plasma nach außen übertragen,
Die Temperatur im Zentrum des Plasmas steigt,
Es wird sich in einem günstigen Zustand für die Erzeugung von Fusionsenergie befinden.Bisher
“Die Wirkung des Unterschieds in der Plasmamasse auf die Bildung der Wärmeisolierschicht und die Leistung” war unbekannt.
Nationales Institut für Fusionswissenschaft, Nationales Institut für Fusionswissenschaft
Assistenzprofessor Tatsuya Kobayashi,
Assistenzprofessor Akihiro ShimizuIm Hinblick auf die Realisierung der “Fusionsstromerzeugung” gelang es uns, “die Leistung der Plasmaisolationsschicht mit Deuterium zu verbessern”.
Messen Sie den Fluss innerhalb des Plasmas und
Aufgrund der starken Strömung, die durch Deuteriumplasma erzeugt wird
Es hat sich gezeigt, dass eine hochleistungsfähige Wärmedämmschicht entsteht.
Es führt zur Erzeugung von Hochtemperaturplasma, das für die Erzeugung von Fusionsstrom unverzichtbar ist.Supraleitendes Fusionsplasma-Experimentiergerät
Großes spiralförmiges Gerät (LHD)Es wurde ein Vergleichsexperiment zwischen Deuteriumplasma und leichtem Wasserstoffplasma durchgeführt.
Eigenschaften von Deuteriumplasma:
Das Deuteriumplasma bildete selbst bei einer 1,5-mal höheren Dichte als das leichte Wasserstoffplasma eine wärmeisolierende Schicht.
Im Allgemeinen ist es umso unwahrscheinlicher, dass die Isolierschicht gebildet wird, je höher die Plasmadichte ist.
Messung der Strömung im Plasma:
Ein „auf 8 Millionen km/h beschleunigter Goldionen-Hochgeschwindigkeitsstrahl“ traf auf das Plasma.
Von dem Strahl, der durch das Plasma ging
Mit der Technik, ein elektrisches Potential durch Energieänderung zu erhalten,
Der Fluss innerhalb des Plasmas wurde gemessen.
infolge,Deuteriumplasma hat eine stärkere Strömung als leichtes Wasserstoffplasma.
Es stellte sich heraus, dass „dies zu einer Wärmedämmleistung führt“.
Neuer Schalter
Nationales Institut für Fusionswissenschaft
Fusionsstromerzeugung:
Um eine Fusionsenergieerzeugung zu realisieren, ist es notwendig, ein Hochtemperaturplasma stabil mit einem Magnetfeld einzuschließen.
Plasmaturbulenz ist ein Problem:
sondern,
Aufgrund von “im Plasma erzeugter Turbulenz * 1”
Das Problem ist, dass die Temperatur des Plasmas sinkt.
„Die Aufklärung der Eigenschaften von Turbulenzen ist ein wichtiges Forschungsthema.“
Großes spiralförmiges Gerät (LHD):
Nationales Institut für Fusionswissenschaft (Stadt Toki, Präfektur Gifu)
Assistenzprofessor Naoki Kamochi,
Professor Katsumi Ida,
Außerordentlicher Professor Kihiko Tokuzawa
Universität von Wisconsin, USA
Professor Daniel J. Den HartggForschungsgruppe:
Im Large Helical Device (LHD) * 2
Wenn Wärme im Plasma entweicht
Turbulenzen, die sich schneller bewegen als Hitze,
Ich habe es zum ersten Mal auf der Welt entdeckt.
Erläuterung der Eigenschaften von Turbulenzen:Das Merkmal dieser Turbulenz ist, “das es ermöglicht, Änderungen der Plasmatemperatur vorherzusagen”.
von nun an,
Durch die Beobachtung von Turbulenzen
Wir werden ein “Verfahren zur Regelung der Plasmatemperatur in Echtzeit” entwickeln.
Forschungsunterlagen:
Es wurde am 16. Mai in der Online-Version von „Scientific Reports“ in Großbritannien veröffentlicht.
Forschungsergebnisse:
Durch Beobachtung der prädiktiven Turbulenz war es möglich, die Veränderung der Plasmatemperatur vorherzusagen.
Für die Zukunft soll ein Verfahren zur Steuerung der Plasmatemperatur in Echtzeit entwickelt werden.
Forschungsergebnisse / Neuigkeiten
Preceding propagation of turbulence pulses at avalanche events in a magnetically confined plasma
Abstract
The preceding propagation of turbulence pulses has been observed
for the first time in heat avalanche events during the collapse of the electron internal transport barrier (e-ITB) in the Large Helical Device.
The turbulence and heat pulses
are generated near the foot of the e-ITB and propagate to the peripheral region within a much shorter time than the diffusion timescale.
The propagation speed of the turbulence pulse
is approximately 10 km/s, which is faster than that of the heat pulse propagating at a speed of 1.5 km/s.
The heat pulse propagates at approximately the same speed as
that in the theoretical prediction, whereas the turbulence pulse propagates one order of magnitude faster than that in the prediction, thereby providing important insights into the physics of non-local transport.
Scientific Reports