星野 一生 (ホシノ カズオ)

Hoshino, Kazuo

写真a

所属(所属キャンパス)

理工学部 物理情報工学科 (矢上)

職名

准教授

HP

外部リンク

経歴 【 表示 / 非表示

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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

  • Analysis of plasma meniscus in a hydrogen electronegative plasma

    Miyamoto K., Hayashi K., Hoshino K., Hatayama A.

    Plasma Sources Science and Technology (Plasma Sources Science and Technology)  31 ( 10 )  2022年09月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り,  ISSN  09630252

     概要を見る

    The emitting surface of an ion beam (plasma meniscus) in the vicinity of the extraction aperture is theoretically investigated. In the present study, the electrons, H+ ions and volume produced H− ions are contained in the electronegative plasma. By solving the one-dimensional Poisson equation, an analytical formula is obtained from the balance between the current reaching a wall and the space charge limited current of negatively charged particles. The analytical formula indicates that the distance, d eff, between the plasma meniscus and the extraction grid includes the ratio of masses of the negative ions and electrons, which is different from that for a plasma containing electrons and single positive ions, and depends on the ratio of the negative ion density to the electron density, α. With increase in the value of α, the distance d eff becomes shorter, and thus the penetration of the electric field for negative ion extraction into the source plasma becomes smaller. This tendency is confirmed by using a three-dimensional particle-in-cell simulation from the results of the contour map of the electrostatic potential near the plasma grid and the location of the plasma meniscus. The reasons why the distance d eff becomes shorter with increase in the value of α are considered to be the larger space charge effect of the negative ions compared with that of the electrons and the decrease in the plasma potential.

  • Plasma physics and control studies planned in JT-60SA for ITER and DEMO operations and risk mitigation

    Yoshida M., Giruzzi G., Aiba N., Artaud J.F., Ayllon-Guerola J., Balbinot L., Beeke O., Belonohy E., Bettini P., Bin W., Bierwage A., Bolzonella T., Bonotto M., Boulbe C., Buermans J., Chernyshova M., Coda S., Coelho R., Davis S., Day C., De Tommasi G., Dibon M., Ejiri A., Falchetto G., Fassina A., Faugeras B., Figini L., Fukumoto M., Futatani S., Galazka K., Garcia J., Garcia-Muñoz M., Garzotti L., Giacomelli L., Giudicotti L., Hall S., Hayashi N., Hoa C., Honda M., Hoshino K., Iafrati M., Iantchenko A., Ide S., Iio S., Imazawa R., Inoue S., Isayama A., Joffrin E., Kamiya K., Ko Y., Kobayashi M., Kobayashi T., Kocsis G., Kovacsik A., Kurki-Suonio T., Lacroix B., Lang P., Lauber P., Louzguiti A., De La Luna E., Marchiori G., Mattei M., Matsuyama A., Mazzi S., Mele A., Michel F., Miyata Y., Morales J., Moreau P., Moro A., Nakano T., Nakata M., Narita E., Neu R., Nicollet S., Nocente M., Nowak S., Orsitto F.P., Ostuni V., Ohtani Y., Oyama N., Pasqualotto R., Pégourié B., Perelli E., Pigatto L., Piccinni C., Pironti A., Platania P., Ploeckl B., Ricci D., Roussel P., Rubino G., Sano R., Särkimäki K., Shinohara K., Soare S., Sozzi C., Sumida S., Suzuki T., Suzuki Y.

    Plasma Physics and Controlled Fusion (Plasma Physics and Controlled Fusion)  64 ( 5 )  2022年05月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り,  ISSN  07413335

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    A large superconducting machine, JT-60SA has been constructed to provide major contributions to the ITER program and DEMO design. For the success of the ITER project and fusion reactor, understanding and development of plasma controllability in ITER and DEMO relevant higher beta regimes are essential. JT-60SA has focused the program on the plasma controllability for scenario development and risk mitigation in ITER as well as on investigating DEMO relevant regimes. This paper summarizes the high research priorities and strategy for the JT-60SA project. Recent works on simulation studies to prepare the plasma physics and control experiments are presented, such as plasma breakdown and equilibrium controls, hybrid and steady-state scenario development, and risk mitigation techniques. Contributions of JT-60SA to ITER and DEMO have been clarified through those studies.

  • 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.

  • 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.

  • 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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KOARA(リポジトリ)収録論文等 【 表示 / 非表示

総説・解説等 【 表示 / 非表示

  • 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

  • ダイバータプラズマにおける大角度散乱による粒子輸送 磁力線ピッチ角と中性粒子流速の影響

    梅崎大介、松浦秀明、星野一生

    第39回プラズマ・核融合学会年会, 

    2022年11月

    ポスター発表

  • 原型炉プラズマ対向壁の燃料インベントリー評価とヘリウム照射効果

    大宅諒、星野一生、朝倉伸幸、坂本宜照、大野哲靖、花田和明

    第39回プラズマ・核融合学会年会, 

    2022年11月

    口頭発表(一般)

  • トロイダルリップル及びRMPコイルパリティ差異に着目したJT-60SA周辺プラズマ輸送シミュレーション

    榎本昇悟、田中宏彦、河村学思、松永剛、鈴木康浩、小林政弘、星野一生、梶田信、大野哲靖

    第39回プラズマ・核融合学会年会, 

    2022年11月

    ポスター発表

  • PICシミュレーションによる非接触ダイバータプラズマ解析

    星野一生、櫻井陽都、吉田旬汰

    第39回プラズマ・核融合学会年会, 

    2022年11月

    ポスター発表

  • 分子の振動・回転状態を区別した水素および重水素の中性粒子輸送コードの開発

    土居健志、西分久弘、佐藤優作、上田朝陽、澤田圭司、河村思、齋藤誠紀、中村浩章、星野一生

    第39回プラズマ・核融合学会年会, 

    2022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

  • 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

     研究概要を見る

    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

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    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

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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

  • 原子エネルギーの科学

    2022年度

  • プレゼンテーション技法

    2022年度

  • プラズマ物理学

    2022年度

  • プラズマ物理

    2022年度

  • 基礎理工学課題研究

    2022年度

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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

  • 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