不均一高温プラズマにおける波動伝播の微積分方程式による解析

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62580007
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 福山 淳 岡山大学, 工学部, 助教授 (60116499)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東辻 浩夫 岡山大学, 工学部, 教授 (40011671) ; 古谷 洋一郎 岡山大学, 工学部, 教授 (70108124)
• Keywords: プラズマ / 波動加熱 / 波動伝播 / 微積分方程式 / 空間不均一性 / 波一粒子共鳴相互作用 / 有限ラーマー半径効果

Research Abstract

昭和63年度に計画されていた微積分方程式による波動伝播解析の拡張を行うとともに、具体的なプラズマの加熱解析に適用してその有効性を確かめた。
1.磁力線方向に不均一な磁場中での微積分方程式による波動伝播・吸収解析を2次元的に不均一なプラズマで拡張するためには、磁力線に沿った座標系を導入することが必要であるので、磁気面座標を用いた定式化を行った。さらに有限要素法を用いて波動方程式を解く際に問題となる非物理的な解の出現を抑えるため、適切な補間関数を用いる必要があることを1次元の場合に示し、2次元への拡張を試みた。
2.高エネルギー粒子の有限ラーマー半径効果を取り入れた微積分方程式による波動伝播・吸収解析を、非等方温度をもつプラズマに拡張した。そして、従来の微分方程式による解析との比較を行い、温度の非等方性が強い場合に現れていた非物理的な不安定性が微積分方程式を用いることによって現れなくなることが確かめられた。
3.有限ラーマー半径効果を取り入れた微積分方程式による波動伝播・吸収解析コードを、高エネルギーのα粒子が生成されている核融合炉心プラズマのイオンサイクロトロン波加熱の解析に適用した。そしてサイクロトロン周波数の1/2倍から5倍にわたる広い周波数範囲の中で、加熱および電流駆動に最適な周波数帯の検討を行った。
4.微積分方程式における空間的な積分範囲を決定する要因の1つである非線形効果が粒子運動の相関距離に及ぼす影響の解析については、定性的な評価をするにとどまった。

Research Products

• [Publications] T.Morishita.: Journal of th Physical Society of Japan. 57. 1238-1254 (1988)
• [Publications] A.Fukuyama.: Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research 1988. (1989)
• [Publications] A.Fukuyama.: Submitted to Fusion Technology.