2009 Fiscal Year Annual Research Report
トーラス磁場閉じ込めプラズマにおける乱流構造と輸送障壁の研究
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20760581
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
糟谷 直宏 National Institute for Fusion Science, 大型ヘリカル研究部, 助教 (20390635)
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| Keywords | トーラスプラズマ / 改善閉じ込め / 乱流構造 / 輸送障壁 / 帯状流 / ストリーマ / 3次元性 / スペクトル法 |
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| Research Abstract |
本研究はトーラス磁場閉じ込めプラズマにおける改善閉じ込め現象の物理的理解を目的とする。改善閉じ込めプラズマ中の輸送を理解するには乱流が形成するメゾスケール構造の形成機構の理解が必要である。ドリフト波乱流の数値シミュレーションを行い、プラズマの微視的乱流が形成する乱流構造の形成機構と構造形成の選択則を研究した。本年度はヘリカルプラズマでのメゾスケール構造のダイナミックスを研究するため、モデルおよび数値計算コードの改造を行った。抵抗性交換型モードを記述する流れ関数、ベクトルポテンシャル、圧力の3場簡約MHD方程式系に、ドリフト波不安定性を考慮するため磁力線方向の電子のダイナミクスを加えたモデルを導入した。簡単化のためトロイダル・ヘリカル磁場曲率はヘリカルピッチに関して平均化された表式で取り入れている。線形解析により固有モードの性質を調べた。抵抗性交換型モードが有理面に局在しており、抵抗率や圧力に対する線形成長率の依存性が理論式に一致することや、ドリフト波の固有関数がブロードで、両者の成長率が同程度となるパラメータが存在することを確かめた。そしてコードの非線形項計算法の改良や並列計算におけるデータ通信量の軽減により高速化を行い、3次元長時間時系列乱流データの生成を可能とした。圧力ソース項を与えて維持した飽和状態を得た。そして得られた乱流データに対して干渉計や重イオンビームプローブなどの乱流計測を模擬した解析を行い、有限ビーム幅によって限定される分解能について議論した。トーラス磁場閉じ込めプラズマにおける乱流構造形成による輸送への寄与を定量的に評価する基盤となる成果である。
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