2016 Fiscal Year Research-status Report
乱れた磁力線領域を含む3次元MHD平衡計算へのプラズマ回転の導入とその実験的検証
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25420890
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
鈴木 康浩 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (20397558)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | MHD平衡 / プラズマ回転 / 非等方熱輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は平成27年度に引き続き、HINTコードにプラズマ回転を導入するための改良を行った。
H27年度までに行った改良を元に、現実的な磁場配位でのトカマクプラズマについてトロイダル回転を含む3次元電磁流体力学（Magnetohydrodynamics: MHD）平衡解析を行った。圧力分布とトロイダル電流密度はパラボラを仮定し、円形トカマクに共鳴磁場摂動（RMP）を重畳したケースを考察した。平成28年度は、粘性が磁気島の拡大・縮小に与える効果を考察した。磁気島が存在する場合、プラズマの粘性が生み出す垂直方向のプラズマ電流が、準中性条件を満たすように平行方向のプラズマ電流を発生させる。この平行方向のプラズマ電流が、磁気島幅に影響する。
シミュレーションでは、プラズマのトロイダル回転速度を固定し、粘性を変化させた。その時、ある粘性値のところで磁気島の位相がポロイダル方向へ大きく回転し、磁気島が縮小することが分かった。このことは、先に述べた理論から予測されていることであり、HINTコードによってこの理論予測を初めて確認した。
一方、もう一つの研究課題である乱れた磁力線領域での非等方熱輸送の考察のために、HINTコードの圧力緩和スキームの改良に引き続き取り組んだ。これまで、磁力線に平行方向と垂直方向の圧力勾配を有限差分法により求めていたが、磁力線に平行方向の圧力勾配の計算方法を磁力線追跡法に変更した。このことにより、磁力線に平行方向の圧力勾配の計算精度が向上した。また、非等方熱輸送方程式を陰的に解くための数値スキームの開発に引き続き取り組んだ。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は、プラズマがトロイダル回転している場合に、プラズマ粘性の値と磁気島の拡大・縮小の関係を考察した。その結果、理論的に予測されていた、大きな粘性時の磁気島の自発的縮小を数値シミュレーションにより再現することができた。
一方、乱れた磁力線領域での非等方熱輸送のモデル化の進展については、数値精度を向上させるために陰的数値スキームの開発に着手したが、平成28年度も開発を終了できなかった。そこで、磁力線に平行方向の圧力勾配の計算方法を磁力線追跡法に変更するなど、数値モデルの見直しを行った。これらの改良を組み込んで、再びイン的数値スキームの開発を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は次の2点に注力する。
まず、プラズマ回転のRMPへの影響は、実際のトカマク装置に適用して、実験結果との定性的な比較を行う。特に、Hモードプラズマ時の磁気シアが強い磁場配位でプラズマ回転が磁力線構造に与える影響を考察する。
一方、乱れた磁力線領域での非等方熱輸送のモデル化の進展については、陰的数値スキーム開発の完了し、磁力線に平行方向と垂直方向の拡散計算が大きく異なる場合について、シミュレーションを行う。
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| Causes of Carryover |
RAIDディスクアレイの購入を計画しているが、部品価格が高止まりしているため、無理に購入すると価格が実勢価格より割高になってしまうので、購入を断念した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度に改めて購入する。
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