トロイダルプラズマにおける運動論的誘電率を用いた安定性解析

Research Project

Project/Area Number	15656234
Research Category	Grant-in-Aid for Exploratory Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Nuclear fusion studies
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	福山淳京都大学, 工学研究科, 教授 (60116499)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	村上定義京都大学, 工学研究科, 助教授 (40249967)
Project Period (FY)	2003 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000) Fiscal Year 2005: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000) Fiscal Year 2004: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000) Fiscal Year 2003: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords	トロイダルプラズマ / 誘電率 / 波動解析 / 安定性 / 巨視的安定性
Research Abstract	1.マクスウェル方程式の境界値問題を有限要素法により解く3次元波動伝播解析コードTASK/WAを用いて,プラズマ中の巨視的不安定性の解析を行った. 2.円柱プラズマにおける電流駆動型抵抗性壁モードの線形安定性に対する強磁性体壁の効果を,電磁流体モデルを用いて,解析的および数値的に解析した.まず,抵抗性壁モードに対する従来の分散関係に比べてより一般化された分散関係を導き,TASK/WAによる数値計算結果と比較した.抵抗性壁モードの成長率は比透磁率の増加と共に単調に増加することが示された. 3.抵抗性壁モードに対するプラズマ回転の効果を数値的に解析した.一般に抵抗性壁モードを安定化する限界回転速度は,壁がプラズマから離れるにつれて減少する.しかしながら,プラズマの抵抗を散逸効果として取り入れた今回の計算では,限界回転速度を極小にする壁半径が存在することがわかった.さらに,プラズマ境界において0となる圧力分布の場合には,ランダウ減衰は安定化にほとんど寄与しないことがわかった.また,限界安定速度は比透磁率にほぼ比例して増加し,その増加率は壁半径に依存することもわかった. 4.プラズマ多流体モデルを用いて誘電率テンソルを計算し,プラズマの巨視的安定性に対する多流体効果を解析した.抵抗性壁モードに対してはその効果は小さいことがわかった. 5.トカマクにおける粒子軌道に沿って軌道積分を行うことにより,任意の速度分布関数に対する積分形の運動論的誘電率テンソルの定式化を行った. 6.数値計算コードTASK/WAについて,MPIライブラリにより並列化を行い,線形安定性解析の高速化を実現した.