核燃焼プラズマのための新古典輸送シミュレーションの拡張と検証

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23760810
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 佐竹 真介 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (70390630)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2015-03-31
• Keywords: 新古典輸送 / 多イオン種プラズマ / 核融合炉 / 新古典粘性 / モンテカルロ法

Outline of Annual Research Achievements

平成26年度の主な成果の一つは、核燃焼プラズマの輸送シミュレーションに向けた多イオン種プラズマ用のクーロン衝突項が完成したことである。この線形化クーロン衝突項は、従来よく用いられているものと異なり、粒子種ごとに異なる温度を持っていても線形化衝突項が随伴性を保つ形に作られており、BoltzmanのH定理やOnsagar対象性という、新古典輸送理論において重要な性質を保つために必要不可欠な拡張である。この研究成果は日本物理学会において口頭発表を行い公表した。
もう一つの成果は、これまで開発してきた大域的新古典輸送コードFORTEC-3Dで得られた知見を基に、プラズマ全体ではなく単一磁気面のみを解く局所近似モデルをFORTEC-3Dの2-weight delta-f法で構築することに、共同研究者との研究で成功した事である。この局所近似は、現在一般的に使われている局所近似モデルと異なり、荷電粒子の磁気ドリフト項の磁気面接線成分を残して磁気面垂直方向ドリフトのみ落とす新しい定式化で、これによって特に径電場によるE×B回転が遅い場合に、従来の局所近似と比べかなり大域的新古典コードに近い結果を再現できることを世界で初めて示した。そして、この磁気面接線成分のドリフト運動の効果が、ヘリカル型磁場閉じ込め装置における新古典熱輸送の定量的評価において無視できない事を複数の装置における新古典輸送シミュレーションから示し、その成果をEPSにおいて口頭発表した。
その他、新古典トロイダル粘性がトカマクのトロイダル回転に与える影響のシミュレーション研究を昨年に引き続き行い、その成果はIAEA2014という核融合研究で最も重要な国際会議において共同研究者が国際選考で口頭発表枠を勝ち取り、発表することができた。

Research Products

• [Journal Article] Experimental Observation of Response to Resonant Magnetic Perturbation and Its Hysteresis in LHD (2015)
  • Author(s): Narushima, Yoshiro; Sakakibara, Satoru; Ohdachi, Satoshi; Suzuki, Yasuhiro; Watanabe, Kiyomasa; Nishimura, Seiya; Satake, Shinsuke; Huang, Botsz; Furukawa, Masaru; Takemura, Yuki; Ida, Katsumi; Yoshinuma, Mikiro; Yamada, Ichihiro
  • Journal Title: Nuclear Fusion Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Integrated Physics Analysis of Plasma Start-up Scenario of Helical Reactor FFHR-d1 (2015)
  • Author(s): Goto, Takuya; Miyazawa, Junichi; Sakamoto, Ryuichi; Seki, Ryosuke; Suzuki, Chihiro; Yokoyama, Masayuki; Satake, Shinsuke; Sagara, Akio
  • Journal Title: Nuclear Fusion Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of an improved control-variate scheme to local neoclassical transport simulations (2014)
  • Author(s): Seikichi Matsuoka, Shinsuke Satake
  • Journal Title: Computer Physics Communications Volume: 185 Pages: 2313-2312
  • DOI: 10.1016/j.cpc.2014.05.001
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Experimental analyses and predictive simulations of toroidal rotation driven by the neoclassical toroidal viscosity in rippled tokamaks (2014)
  • Author(s): M. Honda, S. Satake, Y. Suzuki, G. Matsunaga, K. Shinohara, M. Yoshida, A. Matsuyama, S. Ide and H. Urano
  • Journal Title: Nulcear Fusion Volume: 54 Pages: 114005
  • DOI: 10.1088/0029-5515/54/11/114005
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Physics analyses on the core plasma properties in the helical fusion DEMO reactor FFHR-d1 (2014)
  • Author(s): J. Miyazawa, Y. Suzuki, S. Satake, R. Seki, Y. Masaoka, S. Murakami, M. Yokoyama, Y. Narushima, M. Nunami, T. Goto, C. Suzuki, I. Yamada, R. Sakamoto, H. Yamada, A. Sagara and the FFHR Design Group
  • Journal Title: Nulcear Fusion Volume: 54 Pages: 043010
  • DOI: 10.1088/0029-5515/54/4/043010
  • Peer Reviewed
• [Presentation] δf-PICコードによる多イオン種新古典輸送 シミュレーションに向けたクーロン衝突項の開発 (2015)
  • Author(s): 佐竹真介, 松岡清吉，菅野龍太郎、洲鎌英雄、沼波政倫
  • Organizer: 日本物理学会 第70回年次大会
  • Place of Presentation: 東京 早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] 多イオン種新古典輸送シミュレーションに向けたクーロン衝突項の開発 (2014)
  • Author(s): 佐竹真介, 松岡清吉，菅野龍太郎、洲鎌英雄、沼波政倫
  • Organizer: Plasma Conference 2014
  • Place of Presentation: 新潟市、朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-20
• [Presentation] Benchmark of local and non-local neoclassical transport calculations in helical configurations (2014)
  • Author(s): S. Satake, J. L. Velasco, A. Dinklage, M. Yokoyama et al.
  • Organizer: 41th European Physical Society Conference on Plasma Physics
  • Place of Presentation: ドイツ、ベルリン
  • Year and Date: 2014-06-23 – 2014-06-27