ラグランジュ的ジャイロ運動論に基づく新古典・乱流輸送理論

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680497
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐竹 真介 核融合科学研究所, 理論シミュレーション研究センター, 日本学術振興会特別研究員?PD ; 渡邉 智彦 核融合科学研究所, 理論シミュレーション研究センター, 助教授 (30260053)
• Keywords: ジャイロ運動論 / 新古典輸送 / 乱流輸送 / 微視的不安定性 / ITGモード / 運動論的バルーニング・モード

Research Abstract

弱衝突性ITG乱流の高精度運動論的シミュレーションを行い、衝突により実現される定常乱流状態における乱流イオン熱輸送係数が、少衝突周波数極限で無衝突準定常乱流状態における乱流イオン熱輸送係数に収束することを確かめた。さらにイオン分布関数の微細構造に伴うエントロピー変数が温度勾配下の異常イオン熱輸送により生成され、位相混合により微少な速度空間スケールへ転送され、衝突により散逸される過程を明らかにした。
高ベータプラズマで重要となってくる磁場揺動成分の効果を取り入れた電磁的ITGモードの計算ができるように、数値計算コードの改良を行い、高ベータヘリカルプラズマにおけるITGモードの安定化を確認した。さらに、高ベータヘリカルプラズマにおいて負磁気シアーとトロイダルプラズマシフトにより生み出される測地的磁気曲率により運動論的バルーニング・モードが不安定化されることを見出した、また、LHD型配位において、運動論的バルーニング・モードの不安定なパラメーター領域が、理想MHDのメルシエ不安定パラメーター領域よりも狭くなることを示した。
デルタf法を用い、トカマク配位における有限バナナ軌道幅効果を取り入れた新古典輸送のシミュレーションを行い、新古典粒子輸送により生じる径方向電場の時間発展を調べ、測地的音響モード(GAM)の振動および減衰現象を確認した。

Research Products

• [Publications] T.Kuroda, H.Sugama: "Electromagnetic ITG Modes in Helical Systems"Journal of Plasma Fusion Research SERIES. 5. 625-629 (2003)
• [Publications] S.Nishimura, H.Sugama, et al.: "A New Calculation Method for Neoclassical Flow and Transport of Impurities in Heliotron/Torsatron and Quasi-symmetric Configurations"Journal of Plasma Fusion Research SERIES. 5. 634-639 (2003)
• [Publications] T.-H.Watanabe, H.Sugama: "Kinetic Simulation of Steady State of Ion Temperature Gradient Driven Turbulence with Weak Collisionality"Physics of Plasmuas. 11(to be published). (2004)
• [Publications] H.Sugama, T.-H.Watanabe: "Study of Electromagnetic Microinstabilities in Helical Systems with the Stellarator Expansion Method"Physics of Plasmas. 11(to be published). (2004)