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

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02680009
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 内藤 裕志 山口大学, 工学部, 助教授 (10126881)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福政 修 山口大学, 工学部, 教授 (20026321)
• Keywords: 核融合 / トカマク / 粒子シミュレ-ション / MHDモ-ド / 運動論的効果 / ジャイロ運動論的理論

Research Abstract

本研究は、3次元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-ドを用い、トカマク等の低ベ-タ磁気閉じ込め装置中での、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。現在まで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-ドによるトロイダルモ-ド数1・ポロイダルモ-ド数1の内部キンクモ-ドのシミュレ-ション可能性を実証した。
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-ドの変形の研究には、トロイダル磁場中の高エネルギ-粒子の運動を適切に取入れることが重要である。このため、トロイダル磁場の主半径方向の変化及び曲率の効果、粒子の磁気ドリフト(磁場勾配ドリフトと磁場曲率ドリフト)及び磁気ミラ-効果を含むコ-ドを作成した。
5.上記コ-ドを用いて、トロイダル効果を含まない系での平衡解を初期値とすると、磁気軸は主半径の大きい方へ移動し、トロイダル効果を含む場合の平衡の回りを振動する結果を得た。

Research Products

• [Publications] H.Naitou,O.Fukumasa,R.D.Sydora,W.W.Lee: "Internal Kink Mode Simulation by Gyrokinetic Particle"