2011 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 核融合科学研究所, 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。プラズマ実験で行われている乱流計測を乱流コードによって生成した3次元的な乱流場に対して模擬することで、実験とシミュレーションの比較が可能となり、現象の理解を深めることができる。そこでドリフト波乱流の数値シミュレーションを行い、その数値乱流場に対して計測模擬を行うことで、プラズマの微視的乱流が形成する乱流構造の形成機構を研究した。本年度はこれまでに開発したドリフト交換型モードコードを用いて、トロイダルプラズマにおける不安定性によって駆動される乱流の数値診断を行い、メゾスケール構造の形成機構とその時空間構造の検出方法を研究した。本モデルを用いたシミュレーションの非線形飽和状態では、特徴的な振動数を持つ帯状流成分が形成される。飽和状態における非線形結合の評価から、動的な流れの形成機構を説明した高モード数モードが結合に寄与する局在した領域が存在するので、詳細な計測と広域な計測の組み合わせが大域的構造の形成機構解明には必要であることを示した。また、新たな計測模擬としてBeam Emission Spectroscopyを対象としたモジュールの開発を行った。当モジュールを用いた解析により、検出器視線方向の積分効果が密度揺動観測にいかに影響するか、そして観測から磁気面塁の径方向分布再構成が可能か評価した。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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