1990 Fiscal Year Annual Research Report
トカマクのMHDモ-ドに対する高エネルギ-粒子の効果のシミュレ-ション研究
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02680009
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
内藤 裕志 山口大学, 工学部, 助教授 (10126881)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福政 修 山口大学, 工学部, 教授 (20026321)
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| Keywords | 核融合 / プラズマ / MHD / ジャイロ運動論的理論 / 粒子シミュレ-ション / 内部キンクモ-ド / 磁気面 / 回転変換 |
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| Research Abstract |
本研究は、トカマク・ステラレ-タ等の低ベ-タ装置での巨視的モ-ドの取扱いが容易である3次元のジャイロ運動論的理論に基づいた粒子シミュレ-ションコ-ドをより現実に近いものに発展させると伴に、このコ-ドを用い、粒子の運動論的効果を含むMHDモ-ドの線形・非線形発展及びそれに伴う輸送現象を解明することを目的とする。本年度の研究成果を以下のように要約する。
1.イオンのラ-マ-半径効果を含みながら、イオンのサイクロトロン周波数以上の周波数の現象を平均化して導かれた、Hamiltonian方程式系を基本式とした3次元ジャイロ運動論的粒子コ-ドを完成した。
2.上記コ-ドを用いて、粒子コ-ドによる内部キンクモ-ドのシミュレ-ション可能性を実証した。3次元の直方体で表される直線トカマクモデルを用いた。z方向は周期境界条件であり、x・y方向は完全導体壁で囲まれている。電子のz方向のドリフト電流によりポロイダル磁場が作られ、z方向の一様磁場と伴に回転変換を作っている。磁気軸上での安全係数q_0が1以下で不安定な内部キンクモ-ドが観測された。
3.磁力線の追跡によるマッピング図を作成し、磁気面構造の時間変化を調べた。q=1の磁気面の近傍で磁力線の再結合による磁気島が形成され、この磁気島が成長して元の磁気軸を押し出し、磁気島の中心を新しい磁気軸とする平衡配位が形成された。この状態では、すべての磁気面でq>1であった。この過程はKadomtsevモデルによる説明と矛盾しないが、磁力線の再結合は、電子の運動論的効果に起因していると考えられる。
4.高エネルギ-粒子によるMHDモ-ドの変形の研究の準備として、高エネルギ-粒子を適切に取り扱うため、磁気ドリフト(磁場勾配ドリフトと磁場曲率ドリフト)を含む形にコ-ドを変形した。
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