2021 Fiscal Year Research-status Report
プラズマダイナミクスシミュレーションによる乱流輸送予測検証
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21K03514
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
登田 慎一郎 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (60332186)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | プラズマ乱流 / ダイナミクス / ジャイロ運動論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合エネルギー実現には、トロイダルプラズマでの乱流輸送の定量的予測は、解決すべき最も重要な課題の一つである。
大型ヘリカル装置(LHD)での、運動論的電子の条件下での非線形ジャイロ運動論解析結果を再現する電子、イオン熱拡散係数モデルと粒子、熱輸送の準線形流束モデルが提唱されている。このとき、イオン温度勾配(ITG)モードが考察されている。さらに、これまで準線形流束モデルは輸送シミュレーションに直接結合させることができない。なぜなら、準線形流束モデルは揺動ポテンシャルと温度、密度の位相差に依存し、温度、密度勾配により、モデル化することが難しいからである。
本研究では、電子運動についてジャイロ運動論方程式を解析した場合の、簡約化モデル（熱拡散係数モデル、準線形流束モデル)を、GKV線形シミュレーションにより、輸送解析に直接結合させた。輸送ダイナミクス解析により、定常状態の電子、イオン温度分布が得られた。TASK3Dによる動的な輸送シミュレーションにおいてそれぞれの時間ステップごとに、GKVコードにより線形成長率が計算される。電子、イオン温度分布に関するシミュレーション結果は実験結果と矛盾しない。乱流、新古典輸送の定常分布について考察した。この時、ほぼ全領域で新古典輸送が、乱流輸送と比べて優位である。簡約化モデルと結合して、輸送シミュレーションにより得られた電子、イオン温度分布は、線形成長率をイオン温度勾配長で付加的なモデリングをしたシミュレーション結果と比較された。また、実験結果と比較して、矛盾しない結果が示された。
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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
イオン温度勾配不安定性が励起している時の、簡約化輸送モデル（特に準線形流束モデル）をダイナミクスシミュレーションに取り入れることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、トカマクプラズマでのジャイロ運動論解析に移行する。トカマクプラズマでの、捕捉電子モード不安定性が励起している時の簡約化モデルの構築を始める。
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| Causes of Carryover |
コロナ対策のため、国内出張ができなかった。次年度は、国内出張を多く行う予定である。
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