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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• 2024年04月

  -

  継続中

  慶應義塾大学, 理工学部, 教授

• 2020年02月

  -

  継続中

  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 客員研究員

• 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

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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, 2008年03月

  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 】

• Hamiltonian simulation using the quantum singular-value transformation: Complexity analysis and application to the linearized Vlasov-Poisson equation

  Toyoizumi K., Yamamoto N., Hoshino K.

  Physical Review A （Physical Review A)  109 （ 1 ）  2024年01月

  研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り,  ISSN  24699926

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  Quantum computing can be used to speed up the simulation time (more precisely, the number of queries of the algorithm) for physical systems; one such promising approach is the Hamiltonian simulation (HS) algorithm. Recently, it was proven that the quantum singular-value transformation (QSVT) achieves the minimum simulation time for HS. An important subroutine of the QSVT-based HS algorithm is the amplitude amplification operation, which can be realized via the oblivious amplitude amplification or the fixed-point amplitude amplification in the QSVT framework. In this work we execute a detailed analysis of the error and number of queries of the QSVT-based HS and show that the oblivious method is better than the fixed-point one in the sense of simulation time. Based on this finding, we apply the QSVT-based HS to the one-dimensional linearized Vlasov-Poisson equation and demonstrate that the linear Landau damping can be successfully simulated.

  • Access to Document (DOI)

• Spatial Distribution Analyses of Axially Long Plasmas under a Multi-Cusp Magnetic Field Using a Kinetic Particle Simulation Code KEIO-MARC

  Nishimura R., Seino T., Yoshimura K., Takahashi H., Matsuyama A., Hoshino K., Oishi T., Tobita K.

  Plasma （Plasma)  7 （ 1 ） 64 - 75 2024年01月

  研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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  To realize the development of a long plasma source with a uniform electron density distribution in the axial direction, the spatial distribution of plasma under a multi-cusp magnetic field was analyzed using a KEIO-MARC code. Considering a cylindrical plasma source with an axial length of 3000 mm and a cross-sectional diameter of 100 mm, in which the filament electrode was the electron source, the electron density distribution was calculated using the residual magnetic flux density, Bres, and the number of permanent magnets installed at different locations surrounding the device, Nmag, as design parameters. The results show that both Bres and Nmag improved the uniformity of the electron density distribution in the axial direction. The maximum axial electron density decreased with increasing Nmag and increased with increasing Bres. These trends can be explained by considering the nature of the multi-cusp field, where particles are mainly confined to the field-free region (FFR) near the center of the plasma column, and the loss of particles due to radial particle transport. The use of multiple filaments at intervals shorter than the plasma decay length dramatically improved axial uniformity. To further improve axial uniformity, the filament length and FFR must be properly set so that electrons are emitted inside the FFR.

  • Access to Document (DOI)

• Effect of Large-Angle Scattering on Particle Transport and Heat Flux in Advanced Divertor Magnetic Field Configurations

  UMEZAKI Daisuke, MATSUURA Hideaki, HOSHINO Kazuo

  Plasma and Fusion Research （一般社団法人 プラズマ・核融合学会)  19 （ 0 ） 1403003 - 1403003 2024年01月

  研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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  <p>Divertor heat loads are one of the most significant issues affecting fusion reactors. Atomic processes play a crucial role in reduction of the divertor heat load. Notably, elastic scattering between ions and neutral particles can be characterized as large-angle scattering. A large fraction of ion energy is transferred to neutral particles, and the ion direction can be significantly changed by a single large-angle scattering event. In abundant neutral particle regions such as divertor plasmas, the large-angle elastic scattering results in additional ion transport perpendicular to magnetic field lines. Effect of the additional ion transport is expected to be significant at low magnetic field strength and long Larmor radii, such as in a case of advanced divertors (e.g., Super-X and Snowflake divertors). In this study, we investigated the effect of the large-angle elastic scattering at low magnetic field strength and long divertor legs with reference to advanced divertor configurations using an orbital calculation. The large-angle elastic scattering transport is seen to cause a spread in density profiles and a reduction of heat flux. The results of this study show that for the short (long) leg divertor configuration like JT-60U (advanced divertor), the peak heat flux is reduced by around 15% (21%) when the magnetic field strength is 0.5 T in comparison to the model that assumes no guiding center movement due to the elastic scattering. It is also shown that the assumption of isotropic elastic scattering with neutral particles leads to excessive suppression of ion flows.</p>

  • Access to Document (DOI)
  • CiNii Research

• SOL impurity transport analysis with SONIC code with a kinetic effect on a thermal force transport model in JT-60U

  Kobayashi M., Yamoto S., Hoshino K., Asakura N., Homma Y., Aiba N., Nakano T., Sano R., Kawamura G., Hayashi Y.

  Contributions to Plasma Physics （Contributions to Plasma Physics)  2024年

  研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り,  ISSN  08631042

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  The latest version of the SONIC code with the extended thermal force model that is capable to treat collisionality dependence of the force has been applied to the interpretative simulation of L-mode discharge of JT-60 U to investigate the impact of kinetic correction of the thermal force on the scrape-off layer (SOL) plasma properties. As a first attempt, we have selected an L-mode attached discharge #39090 (Ip = 1.6 MA, Bt = 3.1 T, and PNBI = 4.5 MW), where (Formula presented.) = 2.08 × 1019 m−3, (Formula presented.) = 0.392 with deuterium plasmas. It has been found that the peak values of SOL impurity density are reduced by a factor of 2, with the kinetic correction, because the thermal force is reduced by the low collisionality of SOL plasma between the X-point and the (inner and outer) midplane. On the other hand, the profiles near the divertor plates are unaffected by the kinetic correction due to the highly collisional condition. The kinetic correction is found more pronounced for the higher charge states impurity due to the charge dependence of the parallel impurity force balance. Overall effects due to the kinetic correction on the total impurity radiation and the divertor heat load are confirmed to be a few % in the present discharge condition of JT-60U.

  • Access to Document (DOI)

• Estimation of impact of non-local ion heat flux model on transport simulation for DEMO-relevant scrape-off layer plasma

  Homma Y., Hoshino K., Yamoto S., Tokunaga S., Asakura N., Miyato N.

  Contributions to Plasma Physics （Contributions to Plasma Physics)  2024年

  研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り,  ISSN  08631042

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  In a fusion DEMOnstration reactor (DEMO)-relevant scrape-off layer plasma (SOL), whose collisionality is lower than in the SOLs of present-day tokamaks, kinetic effects are predicted to reduce the plasma heat conductivity along the magnetic field below the value obtained with the classical Spitzer–Harm model. As a part of ongoing efforts to improve the predictive capability of SOL heat transport calculations, we have implemented the non-local heat flux model proposed by [Luciani, Mora and Virmont, Phys. Rev. Lett. 51 (1983) 1664–1667] (here referred to as the LMV model) in the integrated SOL–divertor simulation code SONIC in order to account for the kinetic effect on the heat conduction due to the parallel streaming of rapidly moving particles. Our transport simulations for the Japanese demonstration tokamak reactor concept, JA DEMO, show that the LMV model yields a significantly reduced ion parallel conductive heat flux density both on the low- and high-field side of the upstream SOL. The heat flux obtained with the LMV model seems to be consistent with earlier kinetic simulations of tokamak ion transport. As a consequence of the reduced heat flux, a significant increase in the ion temperature and a decrease in the density have also been found over a broad area of the upstream SOL.

  • 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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• 核融合境界層プラズマにおける不純物輸送に関する研究

  星野, 一生

  学事振興資金研究成果実績報告書 （慶應義塾大学)  2018年

• 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 】

総説・解説等 【 表示 ／ 非表示 】

• イオン源の数値シミュレーション技術の進展と応用

  星野 一生, 宮本 賢治, 畑山 明聖

  プラズマ・核融合学会誌 97   568 - 596 2021年

  記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 共著

  • CiNii Research

• 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

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

• 原型炉ダイバータにおけるタングステンモノブロックの損耗と再堆積の評価

  大宅諒、星野一生、朝倉伸幸、坂本宜照、大野哲靖、花田和明

  第40回プラズマ・核融合学会年会 (岩手県盛岡市) , 

  2023年11月

  , 

  ポスター発表

• BA原型炉設計活動におけるSONICコードによるEU原型炉ダイバータでの熱・粒子排出シミュレーションの進展

  朝倉伸幸、星野一生、SUBBA Fabio, WIESEN Sven, 山本　龍人、 本間裕貴、坂本宜照、原型炉設計合同特別チーム

  第40回プラズマ・核融合学会年会 (岩手県盛岡市) , 

  2023年11月

  , 

  口頭発表（一般）

• ダイバータ模擬装置TPDsheet-Uを用いた発散磁場配位での非接触プラズマ形成過程

  利根川昭、岡田尚徳、樋口将馬、佐藤浩之助、林祐貴、星野一生、増崎貴、矢本昌平、朝倉伸幸

  第40回プラズマ・核融合学会年会 (岩手県盛岡市) , 

  2023年11月

  , 

  口頭発表（一般）

• 量子コンピュータによるプラズマシミュレーションの高速化の検討

  豊泉喜一郎、山本直樹、星野一生

  第40回プラズマ・核融合学会年会 (岩手県盛岡市) , 

  2023年11月

  , 

  ポスター発表

• 壁に平行な磁場下でのシース構造の2次元数値解析

  木村壮真、星野一生、吉田旬汰、 林克哉

  第40回プラズマ・核融合学会年会 (岩手県盛岡市) , 

  2023年11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

  　研究概要を見る

  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, 科学研究費助成事業, 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, 科学研究費助成事業, 星野 一生、林 伸彦, 基盤研究(C), 研究代表者

  　研究概要を見る

  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 】

• 物理情報工学特別講義

  2024年度

• 原子エネルギーの科学

  2024年度

• プレゼンテーション技法

  2024年度

• プラズマ物理学

  2024年度

• プラズマ物理

  2024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 】

• 2021年09月

  -

  継続中

  Member of the International Scientific Committee of Plasma Edge Theory in Fusion Devices

• 2019年12月

  -

  継続中

  核融合エネルギーフォーラム専門委員

• 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