2013 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, システム計算科学センター, 研究主幹 (00354580)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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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 / ITER / ペタスケール |
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| Research Abstract |
国際熱核融合実験炉ITERにおける核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、信頼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。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み、本年度は以下の成果を得た。
1.GT5Dを京コンピュータに移植し、多次元領域分割手法や通信と演算の同時処理といった最適化技術を開発した。これにより、京コンピュータフルシステム規模の約60万コアまで良好なストロングスケーリングを達成し、プラズマ輸送数値実験の問題規模と時間スケールを飛躍的に拡大することに成功した。
2.エネルギー閉じ込め時間スケールのイオン系乱流輸送数値実験を実施し、温度分布やプラズマ回転分布の収束性の初期条件依存性を調べ、線形不安定かつ蓄積エネルギーが定常状態のレベルに近い初期条件を選ぶことで、衝突時間程度の短時間スケールで計算結果の収束が得られることを示した。また、定常分布の維持機構を調べ、自発プラズマ回転がバースト的な乱流輸送と乱流場によって修正された新古典輸送の釣り合いで維持されることを明らかにした。
3.ITER規模のイオン系乱流輸送数値実験を実施し、加熱パワーと装置サイズを同時にスケールさせると、従来のdelta-fシミュレーションではgyro-Bohmスケーリングが予測されていた大型装置領域でも装置サイズに比例して熱輸送がBohm的に増大することを発見した。さらに、系統的な加熱パワースキャンによって実験的に観測されている加熱パワーによる閉じ込め劣化現象を再現することに成功した。これらの数値実験の比較から、バースト的な熱輸送によって温度分布が臨界勾配付近に拘束される分布硬直性が、上記スケーリングに共通する閉じ込め劣化現象をもたらす機構であることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Communication overlap techniques for improved strong scaling of gyrokinetic Eulerian code beyond 100k cores on the K-computer2014
Author(s)
Y. Idomura, M. Nakata, S. Yamada, M. Machida, T. Imamura, T.-H. Watanabe, M. Nunami, H. Inoue, S. Tsutsumi, I. Miyoshi, and N. Shida
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Journal Title
International Journal of High Performance Computing Applications
Volume: 28
Pages: 73-86
DOI
Peer Reviewed
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