2014 Fiscal Year Annual Research Report
低衝突拡張磁気流体モデルを用いた巨視的プラズマ不安定性に対する微視的効果の解明
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24740375
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
伊藤 淳 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (70413987)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | プラズマ物理 / 電磁流体力学 / プラズマ不安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
拡張磁気流体モデルを用いたRayleigh-Taylor不安定性の線形解析を行い、反磁性ドリフトの効果が顕著な強い圧力勾配をもつ平衡に対して、ベータ値、圧力勾配、密度勾配を変化させ、低ベータの場合の理論と同様の高波数モードの完全安定化の有無、反磁性ドリフトによるモードの実周波数と成長率の絶対値の大小関係のパラメータ依存性を調べた。二流体及び有限ラーマー半径効果が同時に含まれている場合においても高波数モードが完全に安定化しない場合があることを明らかにした。研究協力者が行った非線形シミュレーションでは、線形解析と同じパラメータセットを用いて解析を行った。線形段階において線形局所解析との比較を行い、短波長での振る舞いが同様の傾向を示すが、有限ラーマー半径効果のみを入れた場合には固有関数の幅が広くなり、ずれが大きくなることが明らかになった。また、非線形段階においては、二流体及び有限ラーマー半径効果が同時に含まれている場合にのみ速度シアーが大きくなり、二次的なKelvin-Helmholtz不安定性が現れ、そのモード構造に前年度に行った線形解析と同様の反磁性ドリフトの効果が見られた。
テアリング不安定性に対して、低衝突プラズマでは無視できない有限ラーマー半径効果への磁力線方向の熱流束の寄与を明らかにするための線形固有モード方程式の数値解析コードの開発を進め、三次元の磁場揺動を含む圧縮性MHDのテアリングモードの成長率と固有関数が得られた。
強い流れをもつトロイダル平衡についての研究を行った。安定性解析に必要な磁気座標の研究を行い、まず高ベータ簡約化MHDにおける表す方程式の解析解から数値的に求めた磁気座標を用いて、これまで解析が困難であった流れをもつ平衡の圧力プロファイルの磁気面上でのポロイダル分布及び磁気面平均の径方向分布のポロイダルマッハ数依存性を明らかにした。
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