2003 Fiscal Year Annual Research Report
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13680570
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
矢木 雅敏 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (70274537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内藤 裕志 山口大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (10126881)
伊藤 早苗 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70127611)
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| Keywords | 新古典テアリングモード / 非線形励起 / 高ベータプラズマ / 4場モデル / 磁気島 / 衝突性ドリフト波乱流 |
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| Research Abstract |
高ベータトカマク実験で観測されている「新古典テアリングモード」と呼ばれている磁気島の発生原因の物理機構の解明、その制御法の確立をめざし、理論モデルの構築およびシミュレーションコードの開発研究を行っている。新古典テアリングモードが非線形的に励起されるためには磁気島の幅がある閾値を超えることが必要であり(island seedの問題として注目されている)、その値を解析的に評価することが話題となっている。しかし直接シミュレーションによる検証はないので、数値シミュレーションにより解析的評価の妥当性を確認するとともに、外的要因によるトリガーの可能性を調べることを目的とする。従来の解析で用いられてきた3場モデルにはイオンの新古典粘性の効果や圧縮性の効果が考慮されていないため、これらの効果を含んだ4場モデルを構築し、線形安定性に関して3場モデルと比較を行った。その結果、バナナ領域においてはテアリングモードを駆動する自由エネルギーの項が正でも安定化が起こることを見いだした。その機構を調べた結果、イオンの新古典粘性効果とイオン・電子の反磁性ドリフト効果の競合効果により安定化が起こることを明らかにした。さらに衝突領域において単一ヘリシティの非線形シミュレーションを行った結果、短波長領域において衝突性ドリフト波不安定性が存在し、これが非線形的に2/1の磁気島を励起することを発見した。衝突性ドリフト波はバナナ領域では安定であり、このシナリオを直接新古典テアリングモードに適応できない。しかしドリフトアルフベンITGモード乱流を導入すれば同様のことが起こり得る可能性がある。このためにはモデルの拡張が必要であり今後の検討課題である。いずれにしても乱流・MHDの非線形相互作用を導入すればisland seedの問題を解決できる可能性がある。
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[Publications] S.-I.Itoh, K.Itoh, M.Yagi: "Novel Turbulence Trigger for Neoclassical Tearing Mode in Tokamaks"Physical Review Letter. 91. 045003-1-045003-4 (2003)
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[Publications] A.Furuya, M.Yagi.S.-I.Itoh: "Linear Analysis of Neoclassical Tearing Mode based on the four-field reduced neoclassical MHD equations"Journal of the Physical Society of Japan. 72. 313-319 (2003)
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[Publications] 矢木雅敏: "輸送・MHDモデルに基づく階層間相互作用のシミュレーション"プラズマ・核融合学会誌. 79. 470-477 (2003)
