2000 Fiscal Year Annual Research Report
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12680489
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
福山 淳 京都大学, 工学研究科, 教授 (60116499)
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| Keywords | 磁気閉じ込め核融合 / プラズマ / トカマク / 輸送現象 / 輸送シミュレーション / 2次元効果 |
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| Research Abstract |
1.トカマクプラズマにおける2次元輸送現象を解析するため,輸送方程式の2次元定式化を行った.流体方程式から出発し,密度,粒子束,温度,熱流束に磁気面座標の体積要素あるいは面積要素を乗じた物理量を変数にとり,ポロイダル方向にフーリエ展開を行う.各変数の時間発展方程式である連続の方程式,運動方程式,エネルギー方程式,熱流束方程式についてもそれぞれフーリエ展開し,連立方程式系を導いた.力の釣り合いを仮定し,0次フーリエ成分のみを考える場合には,通常の新古典輸送が導かれることを確かめた.
2.衝突の少ない高温プラズマでは磁力線方向の輸送が非常に速いので,拡散係数を用いた流体的記述は必ずしも妥当ではない.ボルツマン方程式から出発して積分方程式による記述を導き,拡散方程式による記述との比較を試みた.
3.周辺プラズマにおける2次元輸送解析を行うため,各粒子種の密度,速度,温度に対する2次元流体コードを開発した.磁気流体平衡コードの出力を用いて磁気面に沿った要素分割を行い,有限要素法を用いて流体方程式の時間発展を解く.陰解法を用いることによって,比較的長い時間ステップに対しても数値的に安定に計算できることを確かめた.
4.設備備品費で購入した4台の計算機を1Gbpsの高速ネットワークで接続し,MPIメッセージ交換ライブラリを用いて,2次元解析コードの並列高速化を試みた.行列方程式の直接解法を並列化するアルゴリズムを新たに開発し,低次のフーリエ成分に対する計算では,CPU台数にほぼ比例する計算速度が得られた.
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