| 研究概要 |
1.トカマクプラズマにおける2次元輸送現象を解析するため,新古典輸送理論の2次元定式化を行った.従来の新古典輸送理論では,磁気面平均を行うことによって径方向1次元の輸送方程式が導かれているが,磁気面平均を行うことなく,ポロイダル角依存性を残して粒子束および熱流束を評価した.まずPfirsch-Schluter領域を考え,軸対称プラズマにおける二流体方程式から出発し,磁力線方向の力の釣り合いからポロイダル方向の流束を求め,さらにトロイダル方向の力の釣り合いから径方向の流束を求めた.これらの流束を連続の方程式およびエネルギー方程式に代入することにより,2次元の輸送方程式系を導いた.
2.得られた2次元輸送方程式系をフーリエ展開することにより,低次のフーリエ成分に対する連立方程式系を導き,0次成分が従来の新古典輸送理論と一致することを確かめると共に,物理量のポロイダル角依存性を評価した.さらに差分法を用いて2次元輸送方程式を数値的に解く計算コード(TASK/T2)を開発し,定量的解析を試みた.
3.周辺プラズマにおける2次元輸送解析を行うため,各粒子種の密度・温度に対する2次元流体コード(TASK/TF)を開発した.磁気流体平衡コードから得られた磁気面座標を用いて要素分割を行い,有限要素法を用いて時間発展を解く.陰解法を用いて,数値的に安定に計算できることを確かめた.
4.設備備品費で購入した4台の計算機を1Gbpsの高速ネットワークで接続し,MPIメッセージ交換ライブラリを用いて,2次元解析コードの並列高速化を試みた,行列方程式の直接解法を並列化するアルゴリズムを新たに開発し,CPU台数にほぼ比例する計算速度が得られた.
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