2019 Fiscal Year Research-status Report
Simulation study of toroidal flow generation mechanism by electron cyclotron heating
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18K03582
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
村上 定義 京都大学, 工学研究科, 教授 (40249967)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電子サイクロトロン加熱 / 非軸対称磁場 / トロイダル流 / 高エネルギー電子 / トロイダルプラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，電子サイクロトロン加熱(ECH)に関連するトロイダル流駆動機構として，非軸対称磁場がもたらす高エネルギ電子の径方向流束に関連するJxBトルクの働きに着目して研究を行う．ECHによる高エネルギー電子の振る舞いを５次元位相空間ドリフト運動論方程式解析コードGNETにより解析し，高エネルギー電子の径方向流束に関連するJxBトルクおよび電子エネルギーのトロイダル方向のドリフト運動により発生する摩擦力によるトルクを求め，この２つのトルクから正味のECHによるトルクを評価する．
令和1年度においては，拡張したGNETコードをLHDプラズマに適用し，NBI加熱プラズマへECHを重畳することにより，ECHによる電子径方向流束に関連するJxBトルクがトロイダル流へ影響を与えるのかを定量的に解析した．結果として，ECHによるJxBトルクはNBIトルクと同程度の大きなトルクを発生し，実験結果と同様なトロイダル流分布が得られた．これらの結果は，LHDプラズマにおいてECHによる高エネルギー電子がトロイダル流分布に影響していることを定量的に示している．さらに，HSXプラズマにおけるECHによるJxBトルクの影響について評価を進め，実験結果との比較を進めた．結果として，準ヘリカル対称性が無い磁場配位において大きなトロイダル流が得られるという実験と同様な結果が得られた．トカマクプラズマにおける解析に対しては，JT-60U装置を対象として平衡磁場配位のBoozXフォーマットの磁場平衡データを読み込み可能とするため，GNETコードの改良を行った．更に，ヘリカルおよびトカマク配位に適用可能な理論モデルの構築を進めた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
LHDプラズマおよびHSXプラズマにおけるJxBトルクおよび摩擦トルクが評価でき，実験結果との比較を進めているなど，おおむね順調に進んでいる．さらに，トカマクプラズマへの適用を始めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
LHDプラズマの解析においては，実験データとの比較など結果をまとめ，論文を投稿する．HSXプラズマについては，HSX実験に参加し，シミュレーションとの比較ができる実験データを取得し，GNETコードとの比較を行う．さらに，国際会議での発表等を行い，論文にまとめる．
トカマクプラズマにおいては，JT-60U実験結果との比較・検討を進める．さらに，ITERなど他のトカマクでの検証を進める．
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