2014 Fiscal Year Annual Research Report
拡張ＭＨＤモデルに基づくエッジローカライズモード安定化・抑制に向けた理論数値研究
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24760712
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
相羽 信行 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 六カ所核融合研究所, 研究副主幹 (20414584)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 核融合 / MHD安定性 / エッジローカライズモード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，MHDモデルの拡張として“イオンランダウ減衰効果”および“イオン反磁性ドリフト効果”を取り入れるための定式化，および数値コードへの実装を行った．イオン反磁性ドリフト効果を考慮してエッジローカライズモード（ELM）の安定性に対するプラズマ回転の影響を評価し，同効果の影響によりELM安定性がプラズマの回転方向に依存することを明らかにした．実験的にも，プラズマ回転の向きによってELMの性質が変化し，適切な方向を選ぶことでELM小振幅化が達成できていることから，このような実験観測結果を定性的に説明できる結果が得られたと考えられる．この成果については現在論文を執筆中である．
また，この拡張MHDモデルに基づく数値解析として，イオンランダウ減衰効果を考慮して抵抗性壁モードの安定性に対するプラズマ回転の影響を評価し，同モードと安定な理想MHDモードとの共鳴によってプラズマが不安定化しうることを明らかにした．この成果はPhys. Rev. Lett誌に掲載された．
本研究課題を通して，“拡張MHDモデルの開発・定式化”および“数値不安定性を抑制した高精度数値計算技法開発”を完了し，エッジローカライズモードの安定化・抑制につながる理論・数値解析研究を行うための数値コード開発を進めた．また，拡張モデルに基づいて導出した分散関係式を用いた解析や，開発した数値コードを用いた数値解析により，イオンおよび電子反磁性ドリフト効果を取り入れることで小振幅ELMとして短波長MHDモードが原因となり得ることや，同モードの安定性がプラズマ回転の向きに依存するという実験観測結果と定性的に一致する結果などを得た．さらに，この数値コードを応用し，回転プラズマ中における抵抗性壁モードの解析を行うことで，同モードと安定な理想MHDモードとの共鳴によりプラズマが不安定化しうるという新たな知見を得た．
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