2003 Fiscal Year Annual Research Report
球状トカマクにおける圧縮アルヴェン固有モードの非線形シミュレーション
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15760628
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
水口 直紀 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (70332187)
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| Keywords | 球状トカマク / 磁気流体力学 / シミュレーション / アルヴェン固有モード |
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| Research Abstract |
球状トカマクにおける圧縮アルヴェン固有モード(CAE)の性質を明らかにする目的で非線形シミュレーションを行う.本年度は主にシミュレーションコードの整備に重点を置いて研究を行った.
研究は2段階に分けて行われる.まず,はじめに高速粒子の存在下でどのようなCAEが励起されるのかを調べ,次にそのCAEの非線形成長過程の中でバルクプラズマが加熱される機構を明らかにしてゆく.本年度は1段階目の塗中まで行った.使用するコードは,プラズマを通常のMHDモデルに,高速粒子成分の寄与のみを粒子シミュレーションの技法を用いて無矛盾的に取り込むハイブリッドモデルを用いる.
はじめに,シミュレーションの初期値として球状トカマクの平衡配位を数値解として求める.平衡解は2次元軸対象トカマク型配位であり,所謂Grad-Shafranov方程式の解として得られるMHD平衡解を基本とする.高速粒子成分の平衡解に対する寄与は考慮する必要があるが,後程若干の修正を試みる.ここでは方程式の差分化に際し,幅広い差分スキーム及びプロファイルに対応した平衡コードを整備した.具体例として,球状トカマクの電流ホール配位を模擬した平衡解を求めた.
次に,シミュレーションコードのMHD部分の整備を行った.3次元全トーラス体系および2次元軸対象体系にて非線形MHDコードをまた2次元トロイダル・フーリエ成分にて線形MHDコードをそれぞれ整備した.コードのベンチマークを兼ねて,前述の電流ホール配位にて非線形シミュレーションを行った.これについては,結果を論文の形にまとめた.
さらにハイブリッドモデルへの拡張に着手した.今後コードの整備を進めながら,モデルの再検討,実験との比較などを行ってゆく予定である.
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