周辺プラズマ輸送に対する大ポロイダル・ラーモア半径と大マッハ数の効果

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07680518
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 岡本 正雄 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (70115541)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 汪 工星 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, COE非常勤研究員 ; 菅野 龍太郎 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (30270490) ; 村上 定義 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (40249967) ; 洲鎌 英雄 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (80202125) ; 中島 徳嘉 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (30172315)
• Keywords: プラズマ輸送 / 周辺プラズマ / マッハ数 / ポロイダル・ラーモア半径 / フォッカープランク方程式 / 非線形衝突モデル / 平衡・安定性 / ダイバータ

Research Abstract

平成9年度の研究実施計画は、(1)大ポロイダル・ラーモア半径と大マッハ数を持つプラズマの輸送研究、(2)磁気島を含む乱れた磁場中の粒子・熱輸送の研究、(3)SOLプラズマの特性の研究、の三つの課題を中心に立てられた。これらの課題に沿って平成9年度の主な研究実績を以下のように纒める。
(1)拡張新古典的輸送現象の研究
ランダウの衝突積分に帰着する非線形2本衝突モデルをまず完成させたが、このモデルを用いたモンテカルロ・シミュレーションでは、極端に多くの粒子数を必要とする。このため、粒子数、モーメンタム、エネルギーを保存する線形衝突モデルを新たに開発した。また、分布関数をマックスウェル分布とそのずれδfに分けて、ドリフト運動論的方程式をδf法に従って数値的に解くプログラムコード「δfDKPS」を開発した。これにより、超新古典的輸送現象を解明するシミュレーション・コードが完成した。「δfDKPS」コードのテストとして、新古典拡散を計算しHintonの結果と非常によい一致を見た。現在、アルゴリズムとテスト結果を中心とした論文を書いている。
(2)部分的に破壊された磁場中での粒子拡散
磁気島生成も含む平衡コード「HINT」による計算で、LHD等のプラズマ周辺には大小多数の磁気島が存在することが明らかにされている。このようなところでは、磁気面は部分的に破壊されている。磁気面が完全に破壊されたストキャスティックな磁場中での粒子・熱拡散はこれまでに明らかにされているが、部分的に破壊された磁場の場合は殆ど研究されていない。多数の磁気島とストキャスティックな領域が混在している所でのランダムな運動は非ガウス的になる。フラクタル時空間でのランダムな運動の表現を使って、自己相似則のある磁気島構造の中での電子の熱拡散を解析的に求めるのに成功した。菅野、中島、岡本で論文を書き現在投稿中である。
(3)高温ダイバータにおける二次電子の効果
高温ダイバータ運転の可能性を研究するため、二次電子がSOLプラズマに与える影響を非線形衝突モデルを使って調べた。その結果、二次電子が高温プラズマを冷却する事は無いと結論された。

Research Products

• [Publications] 汪工星, 岡本正雄, 中島徳嘉, 村上定義 他1: "Cooling Effect of Secondary Electrons in High Temperature Divertor Operation" Nuclear Fusion. 37-10. 1445-1453 (1997)