磁気面破壊を含む３次元摂動磁場の新古典トロイダル粘性への影響

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23561000
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 村上 定義 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40249967)
• Keywords: トカマク / 摂動磁場 / 磁気島 / リップル磁場 / 新古典粘性 / 数値解析

Research Abstract

本研究では，トカマクプラズマにおけるリップル磁場，誤差磁場，ELM制御コイル磁場などによる３次元磁場摂動がある場合の新古典トロイダル粘性への影響について，3次元磁場配位におけるドリフト運動論方程式解析コードDCOM/GNETを用いて研究を行う．摂動磁場強度や衝突頻度依存性などについて，これまでの解析的理論と比較を行うと同時に，これまで理論解析が不十分な径電場の影響などを考慮に入れ解析を行いその影響を明らかにする．また，さらに摂動磁場が大きくなり，磁気島が発生した場合やストキャスティック磁場となった場合における新古典トロイダル粘性についても評価を行うことを目的としている．
平成２４年度は，今回の研究において基盤コードであるGNETコードの改良を進めた．具体的には，コードのより進んだ並列化や新古典粘性の評価に重要な運動量を保存する衝突項の開発を行った．特に，運動量保存する衝突項の開発においては，実際にGNETコードに組み入れ，運動量が保存することを確認することが出来た．これにより，初めて有限軌道幅の効果を含み，運動量も保存するコードが完成した．また，このためマックスプランク・プラズマ物理研究所（ドイツ）を訪問し，共同研究により，このGNETコードを発展させ，新古典粘性の正確な計算のできる新たなコードの開発について議論を行った．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の予定では，平成２３年度には，低n摂動磁場(ELM制御コイルなど)や中n摂動磁場（リップル磁場）が存在する場合の新古典トロイダル粘性の摂動磁場強度依存生や衝突頻度依存生などを評価し，Shaing等の解析理論との定量的な比較を行う予定であった．しかしながら，定量的な比較を進めている段階である．一方，マックスプランク・プラズマ物理研究所（ドイツ）との共同研究で，GNETコードに運動量保存を組み込むことに成功し，新古典粘性の評価を正確に行う準備を進めることが出来た．

Strategy for Future Research Activity

平成２３年度に行う予定の低n摂動磁場(ELM制御コイルなど)や中n摂動磁場（リップル磁場）が存在する場合の新古典トロイダル粘性の摂動磁場強度依存生や衝突頻度依存生などを評価し，Shaing等の解析理論との定量的な比較を早期に行う．また，マックスプランク・プラズマ物理研究所（ドイツ）と共同研究を進めながら新古典粘性を評価するコードの開発を進める．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

次年度の研究費の使用は，主に研究成果発表および共同研究のための旅費として使用する予定である．

Research Products

• [Journal Article] Effect of magnetic field configuration on parallel plasma flow during neutral beam injection in Heliotron J (2013)
  • Author(s): H Lee, S Kobayashi, M Yokoyama, T Mizuuchi, T Minami, T Harada, K Nagasaki, H Okada, T Minami, S Yamamoto, S Murakami, Y Nakamura, S Konoshima, S Ohshima, L Zang and F Sano
  • Journal Title: Plasma Phys. Control. Fusion Volume: 55 Pages: 035012
  • DOI: 10.1088/0741-3335/55/3/035012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A formulation of nonlinear collision operator for the Monte Carlo code in toroidal plasmas (2012)
  • Author(s): Y. Masaoka and S. Murakami
  • Journal Title: Zero-Carbon Energy Kyoto 2012 Pages: 253
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Study of Toroidal Flow Generation by the ICRF Minority Heating in the Alcator C-Mod Plasma (2012)
  • Author(s): S. Murakami, K. Itoh, L. J. Zheng, J. W. Van Dam, P. Bonoli, J.E. Rice, C.L. Fiore, C. Gao, and A. Fukuyama
  • Journal Title: Proc. 24th IAEA Fusion Energy Conference Volume: 2012 Pages: TH/1-1
• [Journal Article] Toroidal Flow Generation by the ICRF Minority Heating and RF Wave Field Profile Dependence (2012)
  • Author(s): S. Murakami, K. Itoh, L. J. Zheng, J. W. Van Dam, P. Bonoli, J.E. Rice, C.L. Fiore, C. Gao, and A. Fukuyama
  • Journal Title: Proc. 39th EPS Conf and 16th Int. Cong. Plasma Phys. Volume: 2012 Pages: O5.119
• [Journal Article] Formularization of the confinement enhancement factor as a function of the heating profile for FFHR-d1 core plasma design (2012)
  • Author(s): J. Miyazawa, T. Goto, R. Sakamoto, G. Motojima, C. Suzuki, H. Funaba, T. Morisaki, S. Masuzaki, I. Yamada, S. Murakami, 他
  • Journal Title: Nucl. Fusion Volume: 52 Pages: 123007
  • DOI: 10.1088/0029-5515/52/12/123007
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Simulation study of toroidal flow generation by ICRF minority heating in Alcator C-Mod plasma (2013)
  • Author(s): S. Murakami, K. Itoh, L. J. Zheng, J. W. Van Dam, P. Bonoli, J.E. Rice, C.L. Fiore, C. Gao, and A. Fukuyama
  • Organizer: Workshop on Physics and Technology of RF Heating of Fusion Plasma 2012
  • Place of Presentation: Nara, Japan
  • Year and Date: 20131215-20131215
• [Presentation] Simulation study of toroidal flow generation by ICRFminority heating and related ITB formation in the Alcator C-Mod plasma (2013)
  • Author(s): S. Murakami, K. Itoh, L. J. Zheng, J. W. Van Dam, P. Bonoli, J.E. Rice, C.L. Fiore, C. Gao, and A. Fukuyama
  • Organizer: US-Japan JIFTworkhop on Neoclassical and Turbulent Flow Generation and Associated Transport
  • Place of Presentation: Uji, Japan
  • Year and Date: 20131125-20131125
• [Presentation] ECCD simulation by GNET with momentum conserving collisional operator (2013)
  • Author(s): S. Hasegawa, S. Murakami and Y. Moriya
  • Organizer: 22nd International Toki Conf.
  • Place of Presentation: Toki, Japan
  • Year and Date: 20131121-20131121
• [Presentation] Study of nonlinear collision effect on high-energy ion confinement in the LHD plasma (2013)
  • Author(s): Y. Masaoka and S. Murakami
  • Organizer: 22nd International Toki Conf.
  • Place of Presentation: Toki, Japan
  • Year and Date: 20131121-20131121
• [Presentation] NBI heating analysis of time development plasma in LHD (2013)
  • Author(s): H. Yamaguchi, S. Murakami, A. Wakasa, A. Sakai, M. Osakabe, H. Takahashi, I. Yamada, LHD experimental group
  • Organizer: 22nd International Toki Conf.
  • Place of Presentation: Toki, Japan
  • Year and Date: 20131121-20131121
• [Presentation] Study of Toroidal Flow Generation by the ICRF Minority Heating in the Alcator C-Mod Plasma (2013)
  • Author(s): S. Murakami, K. Itoh, L. J. Zheng, J. W. Van Dam, P. Bonoli, J.E. Rice, C.L. Fiore, C. Gao, and A. Fukuyama
  • Organizer: 24th IAEA Fusion Energy Conference
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 20131009-20131009
• [Presentation] Integrated simulation of ICRFminority heating in tokamak plasmas (2013)
  • Author(s): S. Murakami, A. Fukuyama, K. Itoh, L. J. Zheng, J. W. Van Dam, P. Bonoli, J.E. Rice, C.L. Fiore, C. Gao
  • Organizer: 7th Japan-Korea workshop on Theory and Simulation of Magnetic Fusion Plasmas 2012
  • Place of Presentation: Nami Island, Korea
  • Year and Date: 20130727-20130727
• [Presentation] Toroidal Flow Generation by the ICRF Minority Heating and RF Wave Field Profile Dependence (2013)
  • Author(s): S. Murakami, K. Itoh, L. J. Zheng, J. W. Van Dam, P. Bonoli, J.E. Rice, C.L. Fiore, C. Gao, and A. Fukuyama
  • Organizer: 39th EPS Conf and 16th Int. Cong. Plasma Phys.
  • Place of Presentation: Stockholm, Sweeden
  • Year and Date: 20130706-20130706