2014 Fiscal Year Research-status Report
位相空間における構造形成の積極的選択によるプラズマ非局所輸送の制御手法の開拓
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26400531
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
李 継全 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (00437253)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岸本 泰明 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (10344441)
今寺 賢志 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (90607839)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 位相空間構造 / 乱流拡散 / ＩＴＧモード / 磁気島 / プラズマシミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、核融合プラズマにおいて乱流輸送及び位相空間における構造形成に関するダイナミックスに対して重要な役割がある以下の2つの物理過程について解析を行った。
1 核融合プラズマにおける乱流拡散に対する帯状流の役割
簡約化スラブ配位におけるジャイロ運動論的ブラゾフコードを用いて、急峻なイオン温度勾配(ITG)乱流シミュレーションを行い、乱流拡散に対する線形ITGモードの幅、及び乱流から二次的に生成される帯状流の役割について解析した。その結果、乱流拡散は磁気シアが弱いプラズマにおいて幅広いモード構造が形成されることでより強くなること、帯状流はその振幅が大きい場合に限り乱流拡散の低減に寄与することを見出した。さらに、急峻なITGが相対的に大きい乱流拡散を引き起こすことを明らかとした。その要因としては、臨界安定なITG乱流と帯状流の非線形相互作用及び位相空間プラズマ乱流と構造形成が寄与しているものと考えられる。
2 磁気島と乱流間の多階層線形相互作用の解析
トカマクプラズマでは、外部共鳴摂動磁場(RMP)印加やMHD不安定性の結果、磁気島が形成される一方、密度及び温度勾配を不安定性の駆動源として乱流構造が形成される。そこで本研究では、長谷川―若谷乱流モデルを用いて、二次元磁気島が印加された周辺プラズマにおいて抵抗ドリフト波不安定性の解析を行い、磁気島と乱流の相互作用を解析した。その結果、磁気島が抵抗ドリフト波の不安定性に影響を与え、磁気島が抵抗ドリフト波構造を局在化することを新たに見出した。その要因としては、磁気島中の密度分布の平坦化が大きく寄与しているものと考えられる。また、ジャイロ運動論的コードを用いて、三次元磁気島を印加されたコアプラズマにおけるトロイダルITG不安定性の解析も本研究期間に開始し、三次元磁気島とトロイダルITGモードの間の相互作用及び磁気島に対して相空間構造形成に関する物理メカニズムを調べている。
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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
本年度は、スラブ配位における位相空間乱流とその構造形成に関する理論及び数値解析を行ったのち、研究計画にあるそれぞれのテーマに対して、（１－１）はスラブ配位における乱流拡散に対する帯状流の役割を、（１－２）は簡約化流体モデルで周辺プラズマにおける抵抗ドリフト波不安定性に対して磁気島の役割を明らかにすることに成功した。テーマ（１－３）に対して非局所輸送現象に関する実験観測データの収集を行った。これは、概ね当初の研究計画に沿ったものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
テーマ「高精度トロイダルコードの開発」はテーマ「スラブ配位における位相空間乱流とその構造形成に関する理論解析と数値解析」と並行して、ジャイロ運動論コードをトロイダル配位、運動論的電子ダイナミックスと非線形シミュレーション等に拡張を行う予定であり、本年度行った簡約化スラブ配位における流体、およびジャイロ運動論コードとの逐次比較を行うことでその妥当性を十分に検証し、着実に研究を推進する予定である。
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| Causes of Carryover |
位相空間における構造形成の積極的選択によるプラズマ非局所輸送の制御手法の開拓に関する研究における旅費として確保した
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
位相空間における構造形成の積極的選択によるプラズマ非局所輸送の制御手法の開拓に関する研究に使用
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