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階層間相互作用モデリングによる非平衡開放系プラズマ構造形成ダイナミクスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 15540386
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

三浦 英昭 (2006)  核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助教授 (40280599)

林 隆也 (2003-2005)  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60156445)

研究分担者 水口 直紀  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (70332187)
三浦 英昭  核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助教授 (40280599)
研究期間 (年度) 2003 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2006年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2005年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2004年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2003年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード構造形成 / 数値シミュレーション / 2流体モデル / 圧力駆動型不安定性 / ドリフトモデル / ELM / プラズマ流 / 適合格子法 / 球状トカマク / バルーニングモード / プラズマ / 核融合 / 緩和現象 / 突発現象 / 計算機シミュレーション / プラズマ緩和現象 / 階層構造 / 構造遷移 / プラズマ2流体モデル / 爆発現象 / フィラメンテーション / アダプティブ格子点
研究概要

本研究は、異なる空間・時間スケールの領域を一貫して矛盾無く解くことを指向した新しいモデリングによる大規模計算機シミュレーション手法を開発し、プラズマ中に生起する構造遷移現象のダイナミクスを調べ、以下の知見を得た。
1.2流体モデルによる自己組織化過程
非線形、圧縮性Hall-MHD方程式に基づく2流体モデルコードを開発した。従来のMHDモデルと比較し、Hal1効果によって、ダブルベルトラーミ(DB)平衡の特徴である磁場に直交する方向のプラズマ流が形成されること、また、DB平衡にいたる自己組織化過程において、理論が予測する保存量の強圧性が検証された。
2.流れをもつトーラスプラズマ中の構造形成
流れをもつ高べータトーラスプラズマ中の緩和現象の機構を調べた。修正Grad-Shafranov方程式に基づく数値平衡、反転磁場配位の移送過程に伴うポロイダル流の自発形成、および反磁性回転を含む揚合のそれぞれについて、圧力駆動型不安定性を解析した。流れの存在により不安定モードが選択的に影響を受けることが明らかになった。また、大型ヘリカル装置(LHD)プラズマ中の圧力駆動型不安定性の成長を調べた結果、成長に伴い生成されるトロイダル流が、圧縮性とあいまって成長を抑制する事が明らかになった。
3.球状トカマク(ST)における周辺局在モード(ELM)
上記の具体例として、STのELMに適用した。その結果、バルーニングモードの非線形発展の様子が、ELMにおけるフィラメント構造の形成過程をよく再現し、またそれが反磁性効果による影響を考慮しても普遍的に記述できる事を明らかにした。
4.適合格子法による複層構造形成過程
高い空間解像度をもつコンパクト差分法に適合格子点手法を取り入れた計算機コードの開発を行った。
この手法がMHDシミュレーションにも有効であることを確認した。

報告書

(5件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2007 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (25件) 文献書誌 (3件)

  • [雑誌論文] Nonlinear Evolution of MHD Instability in LHD2007

    • 著者名/発表者名
      H.Miura
    • 雑誌名

      Fusion Science and Technology 51

      ページ: 8-8

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Vortical, Toroidal and Compressible Motions in 3D MHD Simulations of MHD2006

    • 著者名/発表者名
      H.Miura
    • 雑誌名

      J. Plasma Physics 72

      ページ: 1095-1095

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 小特集 Edge Localized Mode (ELM)研究の最近の成果5 MHD解析から見たELM2006

    • 著者名/発表者名
      水口直紀
    • 雑誌名

      J. Plasma Fusion Res. 82

      ページ: 590-590

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Simulation of edge-localized modes in a spherical tokamak : effects of ion diamagnetic drift2006

    • 著者名/発表者名
      R.Khan
    • 雑誌名

      J. Plasma Physics 72

      ページ: 883-883

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Direct Numerical Simulation of Nonlinear Evolution of MHD Instability in LHD2006

    • 著者名/発表者名
      H.Miura
    • 雑誌名

      Theory of Fusion Plasmas, AIP Conference Proceedings 871

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Toroidal and Compressible Motions in 3D MHD Simulations of MHD2006

    • 著者名/発表者名
      H.Miura, Vortical
    • 雑誌名

      J. Plasma Physics 72

      ページ: 1095-1095

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Simulation of edge-localized modes in a spherical tokamak : effects of ion diamagnetic drift2006

    • 著者名/発表者名
      R.han
    • 雑誌名

      J. Plasma Physics 72

      ページ: 883-883

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 小特集 Edge Localized Mode (ELM)研究の最近の成果 5 MHD解析から見たFLM2006

    • 著者名/発表者名
      水口直紀
    • 雑誌名

      J. Plasma Fusion Res. 82

      ページ: 590-590

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 球状トカマクにおけるELMの非線形シミュレーション2005

    • 著者名/発表者名
      リアズ ハーン
    • 雑誌名

      電気学会研究会資料 PST-05-65

      ページ: 59-59

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nionlinear Simulation of Edge-Localized Mode in Spherical Tokamak2005

    • 著者名/発表者名
      N.Mizuguchi
    • 雑誌名

      IEEJ Trans. FM 125, 11

      ページ: 934-934

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nonlinear Simulation of Edge-Localized Mode in Spherical Tokamak2005

    • 著者名/発表者名
      N.Mizuguchi
    • 雑誌名

      IEEJ Trans. FM 125

      ページ: 934-934

    • NAID

      130000085481

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nonlinear Simulation of Edge-Localized Mode in Spherical Tokamak2005

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mizuguchi, Riaz Khan, Takaya Hayashi
    • 雑誌名

      IEEJ Trans.FM Vol.125, No.11

      ページ: 934-937

    • NAID

      130000085481

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Formation and healing of n=1 magnetic islands in LHD equilibrium2005

    • 著者名/発表者名
      R.Kanno, T.Hayashi, M.Okamoto
    • 雑誌名

      Nucl.Fusion Vol.45, No.7

      ページ: 588-594

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Low m/n modes behavior of MHD plasma in LHD2004

    • 著者名/発表者名
      H.Miura
    • 雑誌名

      J. Plasma Fusion Res. SERIES 6

      ページ: 349-349

    • NAID

      120005962088

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 小特集 球状トカマクの実用炉への展望 2.2 緩和現象・安定性は問題か?2004

    • 著者名/発表者名
      水口直紀
    • 雑誌名

      J. Plasma Fusion Res. 80

      ページ: 924-924

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nonlinear three-dimensional simulation for self-organization and flow generation in two-fluid plasmas2004

    • 著者名/発表者名
      R.Numata
    • 雑誌名

      Compt. Phys. Commun. 164

      ページ: 291-291

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two-fluid nonlinear simulation of self-organization of plasmas with flows2004

    • 著者名/発表者名
      Numata R.
    • 雑誌名

      J.Plasma Fusion Res. SERIES 6

      ページ: 130-130

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] MHD Equilibrium and Stability of Spherical Tokamak Plasma with Current Hole2004

    • 著者名/発表者名
      N.Mizuguchi
    • 雑誌名

      J.Plasma Fusion Res. SERIES 6

      ページ: 362-362

    • NAID

      120005961996

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two-fluid nonlinear simulation of self-organization of plasmas with flows2004

    • 著者名/発表者名
      Numata R.
    • 雑誌名

      J.Plasma Fusion Res. SERIES. 6

      ページ: 130-130

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] MHD Equilibrium and Stability of Spherical Tokamak Plasma with Current Hole2004

    • 著者名/発表者名
      N.Mizuguchi
    • 雑誌名

      J.Plasma Fusion Res. SERIES. 6

      ページ: 362-362

    • NAID

      120005961996

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] MHD equilibrium and stability of spherical tokamak plasma with current hole2004

    • 著者名/発表者名
      Mizuguchi N., Hayashi T.
    • 雑誌名

      J.Plasma Fusion Res. SERIES Vol.6

      ページ: 362-365

    • NAID

      120005961996

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Low m/n modes behavior of MHD plasma in LHD2004

    • 著者名/発表者名
      Miura H., Hayashi T.
    • 雑誌名

      J.Plasma Fusion Res. SERIES Vol.6

      ページ: 349-352

    • NAID

      120005962088

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Two-fluid nonlinear simulation of self-organization of plasmas with flows2004

    • 著者名/発表者名
      Numata R., Yoshida Z., Hayashi T.
    • 雑誌名

      J.Plasma Fusion Res. SERIES Vol.6

      ページ: 130-133

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Non-disruptive MHD Dynamics in Inward-shifted LHD Configurations2004

    • 著者名/発表者名
      Miura H., Ichiguchi K., Mizuguchi N., Hayashi T.
    • 雑誌名

      Proc. Fusion Energy Conference (IAEA, Wien) (CD配布)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] STでのMHD不安定性2003

    • 著者名/発表者名
      水口直紀
    • 雑誌名

      電気学会研究会資料 PST-03-42

      ページ: 27-27

    • NAID

      10018980318

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Numata R., Yoshida Z., Hayashi T.: "Two-fluid nonlinear simulation of self-organization of plasmas with flows"J.Plasma Fusion Res.SERIES. in print. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Miura H., Hayashi T.: "Low m/n modes behavior of MHD plasma in LHU"J.Plasma Fusion Res.SERIES. in print. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Mizuguchi N., Hayashi T.: "MHD equilibrium and stability of spherical tokamak plasma with current hole"J.Plasma Fusion Res.SERIES. In print. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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