2015 Fiscal Year Research-status Report
ジャイロ運動論的シミュレーションに基づく３次元プラズマ乱流輸送の定量的予測
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26820398
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
沼波 政倫 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (40397203)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | プラズマ・核融合 / ジャイロ運動論的シミュレーション / 乱流輸送 / 大型ヘリカル装置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、大型ヘリカル装置（以下、LHD）に代表される３次元磁場閉じ込め装置や、３次元磁場配位の効果を考慮したトカマク装置における、熱や粒子の異常輸送現象を定量的に理解することを主目的としている。平成２７年度では、この目的を達成するために、数値コードのさらなる拡張と多粒子種プラズマでの乱流シミュレーションを実施し、以下の成果を得ている。
（１）多粒子種を含むプラズマ乱流シミュレーション：２６年度までに開発していた複数粒子種間の衝突オペレータを実装した乱流シミュレーションコードを利用しながら、複数イオン種（水素・ヘリウム）を含むLHDプラズマの微視的不安定性解析や、不純物イオンを含むプラズマでの乱流シミュレーションを実施した。イオン種の混合比による不安定性成長率の影響を確認し、新古典輸送計算も実施しながら、不純物ホールを伴う実験結果に対する運動論的な観点からの議論を進めた。
（２）イオン熱輸送とプラズマ温度分布予測：平成２６年度に実施した多数のイオン温度勾配パラメータにおける乱流シミュレーション結果に基づき、イオン温度の実験測定から統計学的に見積もった現実的な温度勾配との関係を解析し、乱流シミュレーションによるプラズマ温度分布の定量予測に成功した。
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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
昨年度までに完成した複数粒子種プラズマに対応した乱流シミュレーションコードを利用し、実際のLHD実験での現実的な多粒子種プラズマにおける乱流シミュレーションを実施できた。
不純物ホール現象や構成粒子種によるプラズマの閉じ込め性能の影響など、近年の３次元プラズマ実験で活発に議論されているテーマに対して、ジャイロ運動論による第一原理的なシミュレーション研究からの解明として最初の成果が得られ、次年度までに本課題の主目的が達成されるものと期待できるため、上記の達成度とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２６年度および平成２７年度に得られた研究成果を受けて、最終年度となる２８年度には、下記に挙げた点について研究を推進する予定である。
（１）不純物ホールを伴うLHDの多粒子種プラズマにおける運動論的シミュレーション研究：平成２７年度に開始したLHDでの不純物ホール現象を伴う多粒子種プラズマにおける乱流シミュレーションをさらに多くのケースについて実施し、新古典シミュレーション結果と合わせて運動論的シミュレーションからのプラズマ輸送現象の説明、特に粒子輸送に関する説明を行う。
（２）乱流輸送におけるプラズマ・プロファイルの影響の定量的な解明：これまでに実施したプラズマ温度分布に対する乱流輸送への影響だけでなく、密度分布等も含めたプラズマ・プロファイルの影響について、プロファイルの実験測定データをもとに、統計学的なデータ解析を利用した定量的な解析を実施する。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた出張に関し、想定していた出張への支出を削減できた上、物品費に予定していたデータ保存用ディスクを最終年度である２８年度に多く要することが判明し、購入計画を変更したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
９月にスペインのマドリードで開催される国際会議に出席する際、出張時期が繁忙期と重なり、旅費が高額になることが予想されているため、その不足分に充てるほか、現地の研究者との共同研究を進めているため、出張期間を当初計画より長いものに変更する予定であり、その滞在費用に充てる。
また、本課題での主要な計算機環境である国際共同研究でのIFERC CSCのHelios計算機が１１月でシャットダウンされるのに伴い、これまでに実施したシミュレーション研究のデータ保存のために、大容量のディスクシステムの購入費にも用いる予定である。
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