2011 Fiscal Year Annual Research Report
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22686086
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
井戸村 泰宏 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究副主幹 (00354580)
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| Keywords | 核融合 / トカマク / ジャイロ運動論 / 数値実験 / 核燃焼プラズマ / 運動量輸送 |
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| Research Abstract |
国際熱核癒合実験炉ITERにおける各燃焼プラズマ実験の性能予測や運転シナリオ設計を行う上で、信用性の高いプラズマ輸送シミュレーションが必要とされている。核燃焼プラズマは燃料プラズマ、ヘリウム灰、不純物等の多種イオンがプラズマ乱流、粒子衝突を介して相互作用する複雑系となっており、輸送現象の高精度な評価・予測には第一原理モデルに基づくシミュレーションが必要不可欠である。本課題では、第一原理プラズマ乱流コードGT5Dに基づいて、核燃焼プラズマ輸送数値実験の開発に取り組む。本年度は以下の項目に関して、GT5Dの開発、および、乱流シミュレーション研究を実施した。
1.GT5Dの開発:昨年度までに定式化を完了した異種粒子衝突モデルのGT5Dへの変装を行った。その結果、これまでの計算手法では粒子衝突モデルの保存性と自己随伴性を両立することが難しく、数値計算法の拡張も必要になることが分かった。一方、コードの超並列最適化に関しては、新たに通信マスク手法の開発に成功し、10万コア以上の超並列計算を実現した。
2.電子系乱流における運動量輸送:昨年度に開発を完了した電子モデルを活用して電子系乱流の線形計算および準線形輸送解析を実施し、イオン系乱流と電子系乱流、それぞれを励起する微視的不安定性の間で自発プラズマ回転の原因となる運動量輸送特性が大きく変化することを発見した。
3.イオン系乱流のプラズマサイズ依存性:GT5Dを用いた乱流シミュレーションによってイオン系乱流における熱輸送のプラズマサイズ依存性を調べた。その結果、Lモード的なプラズマ条件でJT-60U装置規模以下のプラズマサイズでは、熱輸送係数がプラズマサイズに比例して増大するBohm則、あるいは、それより強い依存性を示すことを発見した。
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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
本年度まではコード開発を中心とした研究計画となっていたが、予定していた異種粒子衝突モデルの開発を完了できなかった。一方、完成した物理モデルの範囲内で平成24年度以降に進める予定であったシミュレーション研究を前倒しして取り組むことにより計画以上のペースで成果が得られている。従って、全体的におおむね順調に推移している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度はコード開発に関する研究計画の遅れを取り戻すために異種粒子衝突モデルの開発を重点的に推進する。また、GT5Dによる大規模な数値実験の効率化を図るために、局所モデル乱流コードの導入して数値実験パラメータ選定のための予備的解析、あるいは、数値実験データの解析を進める。
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[Journal Article] Overview of toroidal momentum transport2011
Author(s)
A.G. Peeters, C. Angioni, A. Bortolon, Y. Camenen, F.J. Casson, B. Duval, L. Fiederspiel, W.A. Hornsby, Y. Idomura, T. Hein, N. Kluy, P. Mantica, F.I. Parra, A.P. Snodin, G. Szepesi, D. Strintzi, T. Tala, G. Tardini, P. de Vries and J. Weiland
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Journal Title
Nucl. Fusion
Volume: 51
Pages: 094027
DOI
Peer Reviewed
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