2006 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマ乱流及び新古典輸送における5次元位相空間分布関数のシミュレーション解析
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17360445
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
洲鎌 英雄 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (80202125)
佐竹 真介 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (70390630)
山岸 統 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (20413990)
渡邉 國彦 海洋研究開発機構, 地球シミュレータセンター, プログラムディレクター (40220876)
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| Keywords | プラズマ物理 / 核融合 / 乱流 / 輸送 / シミュレーション / 計算物理 |
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| Research Abstract |
磁場閉じ込めプラズマにおける異常輸送および新古典輸送機構の解明に向けた5次元位相空間分布関数のシミュレーション解析について、平成18年度に本研究課題で得られた成果の概要を以下にまとめる。
(1)5次元位相空間における分布関数の時間発展を追跡し、プラズマ乱流輸送のジャイロ運動論的シミュレーションを行うGKVコードをヘリカル型配位に拡張した。これを地球シミュレータに移植し、高効率・高速度なシミュレーション実行を可能とした。
(2)上述の大規模ジャイロ運動論的シミュレーションを、大型ヘリカル装置(LHD)磁場配位モデルに適用した。帯状流減衰の線形解析を行った結果、内寄せ配位で標準配位よりも高い帯状流応答関数を確認した。さらに、両モデル配位に対してイオン温度勾配(ITG)乱流輸送シミュレーションを行った。その結果、LHD内寄せ磁場配位モデルにおいてより強い線形不安定性がある場合でも、局所乱流輸送が標準配位の場合と同程度のレベルまで抑制され得ることが示された。これは内寄せ配位の場合により強い帯状流が励起されており、それにより乱流輸送が抑制するためと考えられる。この結果は帯状流応答の理論解析にもとづく予測と矛盾しない。
(3)トカマク配位における電子温度勾配(ETG)乱流輸送のジャイロ運動論的シミュレーションを行った。断熱イオン応答モデルを用いた場合に従来は困難となされている標準的なパラメターにおいても不安定性の飽和を確認し、ITGに比べ数十倍大きな輸送フラックスを得た。
(4)ジャイロ運動論的方程式に対する分布関数の解析解をもとに導出された、帯状流成分に対する運動論的流体方程式の完結モデルの正当性を、GKVシミュレーションにより確認した。
(5)LHDでの新古典輸送を評価するためのドリフト運動論的グローバルシミュレーション・コードを測地的音響モードの解析へ適用し、理論解析を裏付ける結果を得た。
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