慶應義塾研究者情報データベース

経歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2008年04月

  -

  2011年03月

  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 博士研究員

• 2011年04月

  -

  2016年03月

  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究員

• 2016年04月

  -

  2016年06月

  国立研究開発法人　量子科学技術研究開発機構, 核融合エネルギー研究開発部門, 主任研究員

• 2016年07月

  -

  2018年03月

  国立研究開発法人　量子科学技術研究開発機構, 核融合エネルギー研究開発部門, 主幹研究員

• 2018年04月

  -

  継続中

  慶應義塾大学, 理工学部, 准教授

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 1998年04月

  -

  2002年03月

  慶應義塾大学, 理工学部, 物理情報工学科

  大学, 卒業

• 2003年04月

  -

  2005年03月

  慶應義塾大学, 理工学研究科, 基礎理工学専攻

  大学院, 修了, 博士前期

• 2005年04月

  -

  2008年03月

  慶應義塾大学, 理工学研究科, 基礎理工学専攻

  大学院, 修了, 博士後期

学位 【 表示 ／ 非表示 】

学位 【 表示 ／ 非表示 】

• 博士（工学）, 慶應義塾大学, 課程

  トカマクにおける境界層プラズマ流の構造と重金属不純物輸送に関する研究

研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

• エネルギー / プラズマ科学

• エネルギー / 核融合学

研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

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• プラズマ

• 計算機シミュレーション

• 核融合

• ダイバータプラズマ

• イオン源プラズマ

論文 【 表示 ／ 非表示 】

論文 【 表示 ／ 非表示 】

• Development and Application of SONIC Divertor Simulation Code to Power Exhaust Design of Japanese DEMO Divertor

  Asakura N., Hoshino K., Homma Y., Sakamoto Y.

  Processes （Processes)  10 （ 5 ） 872 2022年04月

  研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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  An integrated divertor simulation code, SONIC, An integrated divertor simulation code, SONIC, has been developed in order to predict a self-consistent transport solution of the plasma, neutral and impurities in the scrape-off layer (SOL) and divertor. SONIC code has contributed to determining the divertor design and power handling scenarios for the Japanese (JA) fusion demonstration (DEMO) reactor. Radiative cooling scenario of Ar impurity seeding and the divertor performance have been demonstrated to evaluate the power exhaust scenarios with . The simulation identified the decay length of the total parallel heat flux profile as being broader than the electron one, because of the ion convective transport from the outer divertor to the upstream SOL, produced by the plasma flow reversal. The flow reversal also reduced the impurity retention in the outer divertor, which may produce the partial detachment. Divertor operation margin of key power exhaust parameters to satisfy the peak was determined in the low of under severe conditions such as reducing radiation loss fraction, i.e., and diffusion coefficients and . The divertor geometry and reference parameters rad) were consistent with the low operation of the JA DEMO concepts. For either severe assumption of or and to their half values, higher operation was required. In addition, recent investigations of physics models (temperature-gradient force on impurity, photon transport, neutral-neutral collision) under the DEMO relevant SOL and divertor condition are presented.

  • Access to Document (DOI)

• Study of negative ion beam emittance characteristic using 3D PIC-MCC simulation

  Miyamoto K., Nagaoka K., Hatayama A., Hoshino K., Nakano H., Shibata T., Tsumori K.

  Journal of Physics: Conference Series （Journal of Physics: Conference Series)  2244 （ 1 ）  2022年04月

  研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り,  ISSN  17426588

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  It is reported from the measurement of a negative ion beamlet emittance that the characteristic three-Gaussian components are observed in the emittance diagram. The negative ion trajectories are calculated using 3D PIC-MCC simulation in order to clarify the origin of this complicated phase space structure and underlying physical mechanism. The characteristic three-Gaussian components can be reproduced in the emittance diagram from the simulation result. It is verified that the Gaussian components are caused by the negative ions extracted from the different plasma meniscus region, that is, the central region or the region near the edges of the meniscus.

  • Access to Document (DOI)

• Numerical analysis of isotope effect in NIFS negative ion source

  Kato R., Hoshino K., Nakano H., Shibata T., Miyamoto K., Iwanaka K., Hayashi K., Hatayama A.

  Journal of Physics: Conference Series （Journal of Physics: Conference Series)  2244 （ 1 ） 012035 2022年04月

  研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り,  ISSN  17426588

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  Result of hydrogen (H) and deuterium (D) experiments done by NIFS research and development negative ion source (RNIS) demonstrated that the co-extracted electron current with the negative ions and the electron density in the driver region in the D experiment have been around three times higher than that in the H experiment. To investigate mechanism of this difference, electron transport simulation using 3D kinetic particle tracking model KEIO-MARC code has been modified and applied to analysis of the isotope effect in the NIFS negative ion source. Simulation result suggests that impacts of isotope effects of sheath potential drop, coulomb collisions, and some reactions of ground state molecules and ions on the electron density is not large to explain the experimental result of the increase in the electron density in the plasma.

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• Numerical study of different electron density observed in Hydrogen and Deuterium ion source plasmas

  Shibata T., Kato R., Nakano H., Hayashi K., Sato J., Miyamoto K., Hoshino K., Hatayama A.

  Journal of Physics: Conference Series （Journal of Physics: Conference Series)  2244 （ 1 ）  2022年04月

  研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り,  ISSN  17426588

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  Sequences of hydrogen (H) and deuterium (D) experiments have been done by NIFS research and development negative ion source (RNIS) for the deuterium NBI development. In the experiments, the co-extracted electron current with the negative ions and the electron density in the plasma generation region in the D experiment have been around three times higher than that in the H experiment. To explain the difference of the electron density in the RNIS driver region, a zero-dimensional numerical model is developed in the present study. The model only focuses on the isotope effect for vibrationally excited level of electronically grounded state molecules and its relevant cross-sections. The calculation results show that difference of the ionization channel numbers via molecular vibrationally excited states could be a reason to enhance ionization rate in D plasma.

  • Access to Document (DOI)

• Power exhaust concepts and divertor designs for Japanese and European DEMO fusion reactors

  Nobuyuki Asakura and Kazuo Hoshino and Satoshi Kakudate and Fabio Subba and Christian Vorpahl and Yuki Homma and Hiroyasu Utoh and Youji Someya and Yoshiteru Sakamoto and Ryoji Hiwatari and Satoshi Suzuki and Jeong-Ha You and Mattia Siccinio and Gianfranco Federici

  Nuclear Fusion （{IOP} Publishing)  61 （ 12 ）  2021年10月

  研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り,  ISSN  00295515

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  Concepts of the power exhaust and divertor design have been developed, with a high priority in the pre-conceptual design phase of the Japan-Europe broader approach DEMO design activity (BA DDA). Common critical issues are the large power exhaust and its fraction in the main plasma and divertor by the radiative cooling (P radtot/P heat 0.8). Different exhaust concepts in the main plasma and divertor have been developed for Japanese (JA) and European (EU) DEMOs. JA proposed a conventional closed divertor geometry to challenge large P sep/R p handling of 30-35 MW m-1 in order to maintain the radiation fraction in the main plasma at the ITER-level (f radmain = P radmain/P heat ∼ 0.4) and higher plasma performance. EU challenged both increasing f radmain to ∼0.65 and handling the ITER-level P sep/R p in the open divertor geometry. Power exhaust simulations have been performed by SONIC (JA) and SOLPS5.1 (EU) with corresponding P sep = 250-300 MW and 150-200 MW, respectively. Both results showed that large divertor radiation fraction (P raddiv/P sep 0.8) was required to reduce both peak q target (10 MW m-2) and T e,idiv. In addition, the JA divertor performance with EU-reference P sep of 150 MW showed benefit of the closed geometry to reduce the peak q target and T e,idiv near the separatrix, and to produce the partial detachment. Integrated designs of the water cooled divertor target, cassette and coolant pipe routing have been developed in both EU and JA, based on the tungsten (W) monoblock concept with Cu-alloy pipe. For year-long operation, DEMO-specific risks such as radiation embrittlement of Cu-interlayers and Cu-alloy cooling pipe were recognized, and both foresee higher water temperature (130 °C-200 °C) compared to that for ITER. At the same time, several improved technologies of high heat flux components have been developed in EU, and different heat sink design, i.e. Cu-alloy cooling pipes for targets and RAFM steel ones for the baffle, dome and cassette, was proposed in JA. The two approaches provide important case-studies of the DEMO divertor, and will significantly contribute to both DEMO designs.

  • Access to Document (DOI)

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KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

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• 核融合周辺プラズマの運動論的モデリングとデタッチメントプラズマの動的特性の解明

  星野, 一生

  科学研究費補助金研究成果報告書 2017年

総説・解説等 【 表示 ／ 非表示 】

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• 小特集統合コードによる磁場閉じ込め核融合プラズマシミュレーションの現状と今後の展望：　２．統合コードを構成する物理モジュール群

  村上定義，本多充，相羽信行，松山顕之，林伸彦，星野一生，藤田隆明，福山淳，横山雅之

  プラズマ・核融合学会誌 95 ( 09 ) 427 - 436 2019年09月

  記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 共著

• 小特集　原型炉に向けてのダイバータの研究開発課題ー現状と展望ー：　２．日本における原型炉ダイバータ概念の現状と開発課題

  朝倉伸幸、星野一生

  プラズマ・核融合学会誌 92 ( 12 ) 870 - 876 2016年12月

  記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 共著

• 小特集　原型炉に向けてのダイバータの研究開発課題ー現状と展望ー：3 非接触プラズマと熱・粒子処理に関するダイバータ実験研究およびモデリングの現状と研究開発課題　3.2 ダイバータモデリング研究

  星野一生

  プラズマ・核融合学会誌 92 ( 12 ) 882 - 885 2016年12月

  記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 単著

• 小特集 DEMOに向けた直線型装置を用いた境界プラズマ、プラズマ・壁相互作用研究： １．直線型プラズマ生成装置の現状と原型炉ダイバータ設計における課題

  坂本瑞樹、大野哲靖、朝倉伸幸、星野一生

  プラズマ・核融合学会誌 90 ( 08 ) 473 - 479 2014年08月

  記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 共著

• 小特集 核融合プラズマおよびダイバータにおけるタングステン研究の進展と課題： 4. タングステン不純物輸送モデリングの進展と課題

  星野一生

  プラズマ・核融合学会誌 87 ( 09 ) 600 - 606 2011年09月

  記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 単著

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

• Quantum algorithm for the Vlasov simulation of neutral gas

  K. Toyoizumi, K. Hoshino

  The 41st JSST Annual International Conference on Simulation Technology (JSST2022), 

  2022年08月

  -

  2022年09月

  , 

  口頭発表（一般）

• Development of hydrogen recycling model by machine learning based on molecular dynamics simulation

  M. Iida, S. Saito, H. Nakamura, K. Sawada, K. Hoshino, M. Kobayashi, M. Hasuo

  The 41st JSST Annual International Conference on Simulation Technology (JSST2022), 

  2022年08月

  -

  2022年09月

  , 

  口頭発表（一般）

• Investigation of hydrogen recycling on tungsten divertor by molecular dynamics simulation

  Y. Kojima, S. Saito, H. Nakamura, K. Sawada, K. Hoshino, M. Kobayashi M. Hasuo

  The 41st JSST Annual International Conference on Simulation Technology (JSST2022), 

  2022年08月

  -

  2022年09月

  , 

  口頭発表（一般）

• Improvement of Lagrange fluid simulation for application to a linear plasma experiment

  M. Mine, K. Hoshino

  The 41st JSST Annual International Conference on Simulation Technology (JSST2022), 

  2022年08月

  -

  2022年09月

  , 

  ポスター発表

• Integration of fluid plasma and kinetic neutral transport codes for accurate detached-plasma simulation

  H. Natsume, T. Ido, S. Masuda, H. Tanaka, N, Ohno, K. Sawada, K. Hoshino, A. Hatayama, S. Kajita, M. Goto

  25th International Conference onPlasma Surface Interaction in Controlled Fusion Devices (PSI-25), 

  2022年06月

  , 

  ポスター発表

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

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• ダイバータ配位プラズマの境界層におけるプラズマ流と不純物輸送へのドリフトの効果

  2022年04月

  -

  2026年03月

  科学研究費助成事業, 藤田 隆明, 岡本 敦, 星野 一生, 基盤研究(B), 研究分担者

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  内部コイルを用いてダイバータ配位の環状プラズマを生成し、その境界層におけるプラズマ流や不純物イオンの流速などを詳細に計測する。三角形度などプラズマ断面形状を様々に変えた実験を実施し、ダイバータプラズマシミュレーションコードの結果と比較する。これにより、プラズマ流に対するイオンドリフトの効果を明らかにするとともに実験的な裏付けのある不純物輸送モデルを提案する。

• 消えるプラズマの時空間構造を支配する物理・化学機構の解明と制御

  2020年04月

  -

  2024年03月

  名古屋大学, 科学研究費助成事業, 大野 哲靖、梶田 信, 澤田 圭司, 荒巻 光利, 星野 一生, 田中 宏彦, 基盤研究(A), 補助金,  研究分担者

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  プラズマプロセッシングや核融合研究において重要な課題となっている気相中で消えるプラズマの物性を明らかにする。電子・イオン再結合（三体再結合，放射再結合）が主要な過程となる再結合プラズマ中の非熱平衡性，電位構造に関連した熱・粒子輸送過程を，直線型高密度プラズマ発生装置を用いた基礎実験とシミュレーションとの相補的な研究により明らかにする。また，振動励起水素分子により駆動される再結合（分子駆動再結合）プラズマ生成に関して，固体壁で生成される振動・回転励起水素分子の影響と同位体効果を明らかにする。さらに，再結合プラズマのパルス応答を高時間分解で調べ，時空間変化を決定する物理・化学過程を明らかにする。

• 重水素負イオン源における同位体効果の物理メカニズムの理論的解明

  2019年04月

  -

  2022年03月

  鳴門教育大学, 宮本 賢治、畑山 明聖, 星野 一生, 基盤研究(C), 研究分担者

  　研究概要を見る

  本研究は重水素負イオン源について、運動論的粒子モデルに基づく数値計算シミュレーションにより、負イオン源のドライバー領域から引出・加速部までを総括的にモデリングし、「研究の目的」に挙げた同位体効果と呼ばれる水素の場合と異なる物理特性のメカニズムを解明することが目的である。そして得られた知見により、核融合や医療用加速器等において、研究開発が進められている重水素負イオン源の実現に貢献する。

• 運動論的統合モデリングによる非接触ダイバータプラズマの動的応答特性の解明

  2019年04月

  -

  2022年03月

  慶應義塾大学, 星野 一生、林 伸彦, 基盤研究(C), 研究代表者

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  核融合原型炉に向けた最重要課題であるダイバータにかかる熱・粒子負荷の低減には、非接触ダイバータプラズマの形成と制御が必須である。本研究課題では、この非接触ダイバータプラズマの物理機構と動的応答特性の解明を目的とする。まず、プラズマPIC(Particle in Cell)モデルと先進的中性粒子輸送コードを用いて、ダイバータプラズマの基本的な動特性の理解を進める。その後、これらのモデルを結合した運動論的統合シミュレーションコードを開発する。開発した統合コードを用いて、非接触ダイバータプラズマの動的応答特性について総合的な理解を進め、その物理機構を明らかにする。

• 核融合周辺プラズマの運動論的モデリングとデタッチメントプラズマの動的特性の解明

  2015年04月

  -

  2018年03月

  慶應義塾大学, 畑山 明聖、宮本 賢治, 林 伸彦, 星野 一生, 深野 あづさ, 澤田 圭司, 津守 克嘉, 小島 有志, 村上 泉, 中村 浩章, 中嶋 洋輔, ジャッキー レトリー, 基盤研究(B), 補助金,  研究分担者

  　研究概要を見る

  本研究では核融合周辺プラズマを対象として新しい運動論的数値シミュレーションモデルの構築を試みた。とくにELM（Edge Localized Mode）時の電子エネルギー分布関数の非平衡性・非定常性を考慮し、デタッチメントプラズマおよび水素原子・分子反応過程の動的モデリングを行った。ELM時には、分子活性化再結合（MAR）に重要な振動励起分子の生成が効果的に行われ、その結果、ELM通過後、MARの反応レート増大の可能性が示された。また、ELM前後ではコアプラズマ周辺部に急峻な密度・温度勾配が存在し、新古典輸送効果が重要となる。この効果を考慮した新しい運動論的不純物輸送モデルの開発にも成功した。

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

• プラズマ物理

  2022年度

• 基礎理工学課題研究

  2022年度

• 基礎理工学特別研究第２

  2022年度

• 基礎理工学特別研究第１

  2022年度

• 計算物理

  2022年度

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

• 日本シミュレーション学会, 

  2022年07月

  -

  継続中

• プラズマ・核融合学会, 

  2001年08月

  -

  継続中

委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

• 2019年07月

  -

  継続中

  炉心プラズマ共同企画委員会　理論シミュレーション専門部会　専門委員, 量子科学技術研究開発機構

• 2017年07月

  -

  2019年06月

  編集委員, プラズマ・核融合学会