世界初、プラズマの振動によるイオン加熱をシュミレーションで照明

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核融合発電におけるプラズマの自己加熱の研究が大きく加速

2019-06-05 核融合科学研究所

概要

 核融合発電では高温のプラズマ中の核融合反応で発生した高速粒子がプラズマを加熱する「プラズマの自己加熱」が必要ですが、高速粒子は主に電子を加熱するため、高速粒子が引き起こすプラズマの振動によってイオンを加熱する機構が提唱されています。数値実験炉研究プロジェクトの王灏(ワン ハオ)助教、藤堂泰教授らの研究グループは、高速粒子とプラズマ振動とイオンの3種類の計算を連結するプログラムを新たに開発し、スーパーコンピュータを用いた大規模シミュレーションを行って、プラズマ振動によるイオンの加熱を世界で初めて証明しました。このイオンの加熱機構は長年に亘って確証が得られていなかったものであり、今後、本成果を基盤として、プラズマの自己加熱の研究が大きく加速すると期待されます。

研究の背景

 安全で環境に優しい次世代エネルギーとして期待されている核融合発電は、1億度以上の超高温プラズマ中のイオン(原子核)同士の核融合反応を利用します。プラズマの超高温状態を保持して核融合反応を持続させるためには、プラズマ中の核融合反応によって発生する高速の粒子が、そのプラズマを加熱するという「プラズマの自己加熱」が必要です。ところが、高速粒子は主に電子を加熱するため、核融合反応の燃料であるイオンへの加熱が弱いという問題があります。

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