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運動論的MHDモデルによる核燃焼プラズマのMHD特性の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15560716
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 核融合学
研究機関山口大学

研究代表者

内藤 裕志  山口大学, 大学院理工学研究科, 教授 (10126881)

研究分担者 福政 修  山口大学, 大学院理工学研究科, 教授 (20026321)
矢木 雅敏 (矢木 雅俊)  九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70274537)
徳田 伸二  日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (60354578)
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
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2006年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2005年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2003年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード核融合 / 拡張MHDモデル / 運動論的モデル / 内部キンクモード / 渦 / ケルビン・ヘルムホルツ不安定 / 国際情報交換
研究概要

国際熱核融合実験炉(ITER)の炉心プラズマでおこる、MHD的不安定モードの成長から微細構造形成へ至る過程を超並列コンピュータ上で模擬し、その物理機構を明らかにし、これによってITERにおける物理現象を予言できる物理的知見を構築することを目的として以下の研究結果を得た。
(1)ジャイロ簡約MHDコードにより運動論的内部キンクモードの線形安定計算を行った。圧力勾配がゼロのとき内部キンクモードにつながるモード(IKモード)と、圧力勾配が大きいときにドリフトモードにつながるモード(DIKモード)の二つのモードがあることがわかった。前者は低圧力勾配側で成長率が最大、後者は高圧力勾配側で成長率が最大である。イオンのランダウ減衰の効果を取り入れたモデルでは、両者は完全に分離し、低圧力勾配側でIKモードが不安定、中間圧力勾配領域では安定、高圧力勾配領域ではDIKモードが不安定になることがわかった。
(2)DIKモードが不安定の領域でジャイロ簡約MHDコードによる非線形シミュレーションを行った。初期にはDIKモードが成長する。DIKモードの流れのパターンはポロイダル断面でのシア流を伴うため、DIKモードの振幅が一定値を超えると、ケルビン・ヘルムホルツ的不安定性により渦が形成される。渦形成はDIKモード側から見るとエネルギーのシンクになるためDIKモードは安定になる。形成された渦は非線形な相互作用により細かい渦に変形していき乱流的状態が表れる。この乱流により内部キンクモードに伴う有理面での電流層の拡散が生じ、DIKモードは再び不安定になることがわかった。
(3)反転磁場配位の場合のトカマク中の乱流について2流体シミュレーションを実施し、非線形結合により乱流領域が拡大していく結果を得た。
(4)線形理想MHD安定性解析コードMARG2Dによりトカマクプラズマの安定解析を行った。

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

    (37件)

すべて 2007 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (31件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Effects of 'sharpness' of the plasma cross-section on the MHD stability of tokamak edge plasmas2007

    • 著者名/発表者名
      N.Aiba
    • 雑誌名

      Nucl. Fusion 47

      ページ: 297-304

    • 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] Numerical method for the stability analysis of ideal MHD modes with a wide range of toroidal mode numbers in tokamaks2007

    • 著者名/発表者名
      N.Aiba
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research 2

    • 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] Effects of 'sharpness' of the plasma cross-section on the MHD stability of tokamak edge plasmas2007

    • 著者名/発表者名
      N.Aiba
    • 雑誌名

      Nucl.Fusion 47

      ページ: 297-304

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」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] Effects of ion Landau damping and vortex generation on the kinetic internal kink model2006

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

      Bulletin of the American Physical Society 51・7

      ページ: 185-185

    • 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] Turbulence spreading in reversed shear plasmas2006

    • 著者名/発表者名
      M.Yagi
    • 雑誌名

      Plasma Phys. Control. Fusion 48

    • 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 tearing mode based on 4-field RMHD model2006

    • 著者名/発表者名
      M.Yagi
    • 雑誌名

      Nucl. Fusion 45

      ページ: 900-906

    • 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] Turbulence spreading in reversed shear plasmas2006

    • 著者名/発表者名
      M.Yagi
    • 雑誌名

      Plasma Phys.Control.Fusion 48

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」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] Nonlinear simulation of tearing mode based on 4-field RMHD model2006

    • 著者名/発表者名
      M.Yagi
    • 雑誌名

      Nucl.Fusion 45

      ページ: 900-906

    • 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 acceleration of the electron inertia-dominated magnetohydrodynamic modes due to electron parallel compressibility2005

    • 著者名/発表者名
      T.Matsumoto
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas 12

    • 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 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonlinear behavior of collisionless double tearing mode induced by electron inertia2005

    • 著者名/発表者名
      T.Matsumoto
    • 雑誌名

      Nucl. Fusion 45

      ページ: 1264-1270

    • 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] Stabilization mechanism of ballooning modes by toroidal rotation shear in tokamaks2005

    • 著者名/発表者名
      M.Furukawa
    • 雑誌名

      Nucl. Fusion 45

      ページ: 377-383

    • 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] Mechanism of stabilization of ballooning modes by toroidal rotation shear in tokamaks2005

    • 著者名/発表者名
      M.Furukawa
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 94

    • 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 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonlinear behavior of collisionless double tearing mode induced by electron inertia2005

    • 著者名/発表者名
      T.Matsumoto
    • 雑誌名

      Nucl.Fusion 45

      ページ: 1264-1270

    • 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] Stabilization mechanism of ballooning modes by rotation shear in tokamaks2005

    • 著者名/発表者名
      M.Furukawa
    • 雑誌名

      Nucl.Fusion 45

      ページ: 377-383

    • 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 tearing mode based on 4-field RMHD model2005

    • 著者名/発表者名
      M.Yagi
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion 45

      ページ: 900-906

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonlinear behaviour of collisionless double tearing mode induced by electron inertia2005

    • 著者名/発表者名
      T.Matsumoto
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion 45

      ページ: 1264-1270

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of Ion Landau Damping on the Kinetic Internal Kink Mode Stability2005

    • 著者名/発表者名
      H.Naitou, H.Nagahara et al.
    • 雑誌名

      The Papers of Technical Meeting on Plasma Science and Technology, IEE Japan PST-05-26

      ページ: 25-28

    • NAID

      10015556524

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Excitation of Convective Cell Mode by Universal Drift Wave turbulence2005

    • 著者名/発表者名
      T.Saito, S.-I.Itoh, M.Yagi
    • 雑誌名

      J.Plasma Fusion Res.SERIES 6巻

      ページ: 187-191

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of Ion Viscosity on Neoclassical Tearing Mode2005

    • 著者名/発表者名
      S.Yoshida, S.-I.Itoh, M.Yagi
    • 雑誌名

      J.Plasma Fusion Res.SERIES 6巻

      ページ: 192-195

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Theory of the Newcomb equation and its application in magnetohydrodynamic stability problems2005

    • 著者名/発表者名
      S.Tokuda
    • 雑誌名

      The Papers of Technical Meeting on Plasma Science and Technology, IEE Japan PST-05-28

      ページ: 35-38

    • NAID

      10015556538

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Application of the two-dimensional Newcomb problem to compute the stability matrix of external MHD modes in tokamaks.2004

    • 著者名/発表者名
      N.Aiba
    • 雑誌名

      Plasma Phys. Control. Fusion 46

      ページ: 1699-1721

    • 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] Stability of ideal MHD ballooning modes and its stabilization by toroidal rotation shear near separatrix2004

    • 著者名/発表者名
      M.Furukawa
    • 雑誌名

      Plasma Phys. Control. Fusion 46

      ページ: 409-421

    • 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 photo-detached electrons in negative ion plasmas2004

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

      Plasma Phys. Control. Fusion 46

      ページ: 1217-1230

    • 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] Application of the two-dimensional Newcomb problem to compute stability matrix of external MHD modes in tokamaks2004

    • 著者名/発表者名
      N.Aiba
    • 雑誌名

      Plasma Phys.Control.Fusion 46

      ページ: 1699-1721

    • 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] Stability of ideal MHD ballooning modes and its stabilization by toroidal rotation shear near separatrix2004

    • 著者名/発表者名
      M.Furukawa
    • 雑誌名

      Plasma Phys.Control.Fusion 46

      ページ: 409-421

    • 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 photo-detached electrons in negative ion plasmas2004

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

      Plasma Phys.Control.Fusion 46

    • 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 Photo-Detached Electrons in Negative Ion Plasmas2004

    • 著者名/発表者名
      H.Naitou, Y.Sakurai, et al.
    • 雑誌名

      Plasma Phys.Control.Fusion 46巻

      ページ: 1217-1230

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Application of the two-dimensional Newcomb problem to compute the stability matrix of external MHD modes in tokamak2004

    • 著者名/発表者名
      N.Aiba, S.Tokuda et al.
    • 雑誌名

      Plasma Physics and Controlled Fusion 46巻

      ページ: 1699-1721

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Geometrical improvements of rotational stabilization of high-n ballooning modes in tokamaks2003

    • 著者名/発表者名
      M.Furukawa
    • 雑誌名

      Nucl. Fusion 43

      ページ: 425-429

    • 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] Geometrical improvements of rotational stabilization of high-n ballooning modes in tokamaks2003

    • 著者名/発表者名
      M.Furukawa
    • 雑誌名

      Nucl.Fusion 43

      ページ: 425-429

    • 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] Analysis of an aspect ration effect on the stability of external MHD modes in tokamaks with Newcomb equation

    • 著者名/発表者名
      N.Aiba
    • 雑誌名

      J.Plasma Physics (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [文献書誌] 内藤裕志, 矢木雅敏: "PCクラスタを作ってみませんか?1.はじめに"プラズマ・核融合学会誌. 79・8. 750-751 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 福山淳, 矢木雅敏, 内藤裕志: "PCクラスタを作ってみませんか?6.PCクラスタの実例"プラズマ・核融合学会誌. 79・8. 780-787 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Furuya, M.Yagi, S.-I.Itoh: "Linear Analysis of Neoclassical Tearing Mode based on the four-field reduced neoclassical MHD equations"Journal of the Physical Society of Japan. 72・2. 313-319 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 矢木雅敏: "輸送・MHDモデルに基づく階層間相互作用のシミュレーション"プラズマ・核融合学会誌. 79・5. 470-477 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Furukawa, S.Tokuda, M.Wakatani: "Geometrical improvements of rotational stabilization of high-n ballooning modes in tokamaks"Nucl.Fusion. 43・6. 425-429 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Furukawa, S.Tokuda, M.Wakatani: "Stability of ideal MHD ballooning modes and its stabilization by toroidal rotation shear near separatrix"Plasma Phys.Control.Fusion. 46・2. 409-421 (2003)

    • 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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