３次元平衡配位における定量的なジャイロ運動論的乱流シミュレーション研究

• 研究課題/領域番号: 22760660
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 沼波 政倫 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (40397203)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 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 / ゾーナルフロー / 大型ヘリカル装置 / イオン温度勾配不安定性 / ゾーナル・フロー / ITGモード

研究概要

大型ヘリカル装置（ＬＨＤ）に代表される複雑な３次元構造を持つ磁場閉じ込めプラズマの乱流輸送に対して、定量的な理解を深めるため、ジャイロ運動論的乱流輸送シミュレーション研究を進めた。複雑な磁場の幾何情報を正確に導入したＧＫＶ－Ｘコードを開発し、ＬＨＤ高イオン温度プラズマに適用した。実験で観測された揺動分布とイオン温度勾配不安定性との関係を明らかにし、乱流輸送レベルや揺動スペクトルを非線形乱流シミュレーションにより再現することが出来た。さらに、線形解析に基づいた新しい簡約輸送モデルの構築も行った。

研究成果

• [雑誌論文] Extended gyrokinetic field theory for time-dependent magnetic confinement fields (2014)
  • 著者名/発表者名: H.Sugama, T.-H.Watanabe, M. Nunami
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 21 号: 1
  • DOI: 10.1063/1.4863426
  • 査読あり
• [雑誌論文] A reduced model for ion temperature gradient turbulent transport in helical plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami, T.-H.Watanabe, H. Sugama
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 20 号: 9 ページ: 92307-92307
  • DOI: 10.1063/1.4822337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conservation of energy and momentum in nonrelativistic plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Sugama, T.-H.Watanabe, M. Nunami
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 20 号: 2 ページ: 0245031-4
  • DOI: 10.1063/1.4789869
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relation among ITG Turbulence, Zonal Flows, and Transport in Helical Plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami, T.-H.Watanabe, H. Sugama
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 8 号: 0 ページ: 1203019-1203019
  • DOI: 10.1585/pfr.8.1203019
  • NAID: 130003366288
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gyrokinetic simulations of entropy transfer in high ion temperature LHD plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: T.-H.Watanabe, H.Sugama, M.Nunami, K. Tanaka, M.Nakata
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 巻: 55 号: 1 ページ: 0140171-6
  • DOI: 10.1088/0741-3335/55/1/014017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic Simulations of Neoclassical and Anomalous Transport Processes in Helical Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Sugama, T.-H.Watanabe, M.Nunami, S.Satake, S.Matsuoka, K.Tanaka
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 号: 0 ページ: 2403094-2403094
  • DOI: 10.1585/pfr.7.2403094
  • NAID: 130004467825
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gyrokinetic turbulent transport simulation of a high ion temperature plasma in large helical device experiment (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami, T.-H.Watanabe, H.Sugama, K.Tanaka
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 19 号: 4
  • DOI: 10.1063/1.4704568
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gyrokinetic studies of the effect of β on drift-wave stability in the National Compact Stellarator Experiment (2012)
  • 著者名/発表者名: J. A. Baumgaertel, G. W. Hammett, D. R. Mikkelsen, M. Nunami, and P. Xanthopoulos
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 19 号: 12 ページ: 122306-122306
  • DOI: 10.1063/1.4771587
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasisymmetric toroidal plasmas with large mean flows (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Sugama, T.-H.Watanabe, M.Nunami, S.Nishimura
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 18 号: 8
  • DOI: 10.1063/1.3624483
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of equilibrium-scale radial electric fields on zonal flows and turbulence in helical configurations (2011)
  • 著者名/発表者名: T.-H.Watanabe, H.Sugama, M.Nunami
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 51 号: 12 ページ: 123003-123003
  • DOI: 10.1088/0029-5515/51/12/123003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear Gyrokinetic Analyses of ITG Modes and Zonal Flows in LHD with High Ion Temperature (2011)
  • 著者名/発表者名: M. NUNAMI, T. -H. WATANABE, H. SUGAMA, K. TANAKA
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 6 ページ: 1403001-1403001
  • DOI: 10.1585/pfr.6.1403001
  • NAID: 130000903678
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear Gyrokinetic Analyses of ITG Modes and Zonal Flows in LHD with High Ion Temperature (2011)
  • 著者名/発表者名: M.NUNAMI, T.-H.WATANABE, H.SUGAMA, K.TANAKA
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 6
  • NAID: 130000903678
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gyrokinetic Vlasov Code Including Full Three-dimensional Geometry of Experiments (2010)
  • 著者名/発表者名: M.NUNAMI, T.-H.WATANABE, H.SUGAMA
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 5
  • NAID: 130000309229
  • 査読あり
• [学会発表] AMR法による高精度な運動論的シミュレーション手法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫, 永良彰英, 三浦英昭, 臼井英之
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学, 平塚市
• [学会発表] ジャイロ運動論シミュレーションに基づくヘリカル・プラズマの乱流輸送モデル (2014)
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫
  • 学会等名: 第3回 IFERC-CSC研究会
  • 発表場所: 航空会館, 東京都
• [学会発表] Modeling for ITG Turbulent Transport in Helical Plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami
  • 学会等名: Joint 19th ISHW and 16th IEA-RFP workshop
  • 発表場所: イタリア・パドヴァ
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] Turbulent Transport Modeling in Helical Plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami
  • 学会等名: Workshop on ”Turbulence, Transport and Structures in Magnetized Plasmas
  • 発表場所: IMERA, Marseille
• [学会発表] Gyrokinetic simulation and reduced model for ITG turbulent transport in helical plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami
  • 学会等名: Japan-Korea Workshop on “Modeling and Simulation of Magnetic Fusion Plasmas”
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto, Japan
• [学会発表] Modeling for ITG Turbulent Transport in Helical Plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami
  • 学会等名: Joint 19th ISHW and 16th IEA-RFP workshop
  • 発表場所: Padova, Italy
• [学会発表] Gyrokinetic simulation study for collisional effects on ion temperature gradient mode and zonal flows (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, T.-H. Watanabe, and H. Sugama
  • 学会等名: 23rd International Toki Conference
  • 発表場所: Toki, Japan
• [学会発表] A Reduced Model for ITG Turbulent Transport in Helical Plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami
  • 学会等名: US-Japan Workshop on “New Aspects of Plasma Kinetic Simulation”
  • 発表場所: NIFS, Toki, Japan
• [学会発表] ヘリカル・プラズマにおけるイオン温度勾配乱流輸送 (2012)
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫, 渡邉智彦, 洲鎌英雄
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第29回年会
  • 発表場所: 福岡県・春日市
  • 年月日: 2012-11-29
  • 招待講演
• [学会発表] ヘリカル・プラズマにおける揺動分布観測とITG乱流輸送シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫, 渡邉智彦, 洲鎌英雄, 田中謙治
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(兵庫県・西宮市)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Gyrokinetic simulation studies on turbulence, zonal flows and transport in helical plasmas (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami
  • 学会等名: 第17回NEXT(数値トカマク)研究会
  • 発表場所: 東京大学(千葉県・柏市)
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] Nonlinear Gyrokinetic Simulation for ITG Turbulent Transport in LHD Discharge (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, T.-H. Watanabe, H. Sugama and K. Tanaka
  • 学会等名: 18th International Stellarator / Heliotron Workshop
  • 発表場所: オーストラリア・キャンベラ
  • 年月日: 2012-02-02
• [学会発表] Nonlinear Gyrokinetic Simulation for ITG Turbulent Transport in LHD Discharge (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami, T.-H.Watanabe, H.Sugama, K.Tanaka
  • 学会等名: 18th International Stellarator/Heliotron Workshop
  • 発表場所: ANUおよびMurramarang Beachfront Nature Resort(オーストラリア)
  • 年月日: 2012-02-02
• [学会発表] LHD配位におけるITG乱流シミュレーションと輸送特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫
  • 学会等名: 「燃焼プラズマでの輸送特性の理解と予測の高精度化に向けたトロイダルプラズマの閉じ込め・輸送に関する体系的研究」及び「閉じ込め・輸送サブクラスター会合」合同研究会
  • 発表場所: 核融合科学研究所(岐阜県・土岐市)
  • 年月日: 2012-01-13
• [学会発表] Nonlinear Gyrokinetic Simulation Study on ITG turbulence and Zonal Flow in LHD discharge (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami, T.-H.Watanabe, H.Sugama, K.Tanaka
  • 学会等名: 21st International Toki Conference
  • 発表場所: セラトピア土岐(岐阜県・土岐市)
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] Gyrokinetic simulation study on ITG turbulent transport in LHD experiment (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, T.-H. Watanabe, H. Sugama and K. Tanaka
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: 石川県・金沢市
  • 年月日: 2011-11-25
  • 招待講演
• [学会発表] Gyrokinetic simulation study on ITG turbulent transport in LHD experiment (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami, T.-H.Watanabe, H.Sugama, K.Tanaka
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: 石川県立音楽堂(石川県・金沢市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] Gyrokinetic Simulation Study on ITG Turbulence and Zonal Flow in LHD with High Ion Temperature (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami, T.-H.Watanabe, H.Sugama, K.Tanaka
  • 学会等名: US-Japan JIFT Workshop on Turbulent and Neoclassical Flow Generation and Associated Transport Dynamics
  • 発表場所: Long Branch, New Jersey(米国)
  • 年月日: 2011-09-10
• [学会発表] Gyrokinetic flux-tube code for comparison with experiment in non-axisymmetric systems and application to LHD discharge (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, T. -H. Watanabe, H. Sugama and K. Tanaka
  • 学会等名: 22nd International Conference on Numerical Simulation of Plasmas
  • 発表場所: アメリカ・ロングブランチ
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Gyrokinetic flux-tube code for comparison with experiment in non-axisymmetric systems and application to LHD discharge (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami, T.-H.Watanabe, H.Sugama, K.Tanaka
  • 学会等名: 22nd International Conference on Numerical Simulation of Plasmas
  • 発表場所: Long Branch, New Jersey(米国)
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Gyrokinetic Simulation Study on ITG Turbulent Transport in LHD with High Ion Temperature (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami, T.-H.Watanabe, H.Sugama, K.Tanaka
  • 学会等名: 1st Asia Pacific Transport Working Group International Conference
  • 発表場所: 核融合科学研究所(岐阜県・土岐市)
  • 年月日: 2011-06-15
• [学会発表] Gyrokinetic ITG Turbulence Simulation in LHD experiment (2011)
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫
  • 学会等名: 第16回NEXT(数値トカマク)研究会
  • 発表場所: 京都テルサ(京都市)
  • 年月日: 2011-03-15
• [学会発表] Gyrokinetic simulation of ion temperattire gradient turbulence and zonal flows in LHD experiments (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami, T.-H.Watanabe, H.Sugama, K.Tanaka
  • 学会等名: 20th International Toki Conference
  • 発表場所: セラトピア土岐(土岐市)
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] LHD高イオン温度放電におけるイオン温度勾配乱流シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫, 渡邉智彦, 洲鎌英雄, 田中謙治
  • 学会等名: 第27回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館(札幌市)
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] Gyrokinetic simulation study on ion temperature gradient modes and zonal flows in Large Helical Device experiments (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, T.-H. Watanabe, H. Sugama, K. Tanaka
  • 学会等名: 52nd Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: アメリカ・シカゴ
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] Gyrokinetic simulation study on ion temperature gradient modes and zonal flows in Large Helical Device experiments (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami, T.-H.Watanabe, H.Sugama, K.Tanaka
  • 学会等名: 52nd Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: ハイアットリージェンシー・シカゴ(米国・シカゴ)
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] Effects of Three-Dimensional Geometry and Collisions on Zonal Flows and Ion Temperature Gradient Modes in Helical Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami, T.-H.Watanabe, H.Sugama, K.Tanaka
  • 学会等名: 23rd IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Daejeon Convention Center(韓国・大田)
  • 年月日: 2010-10-13
• [学会発表] Effects of Three-Dimensional Geometry and Collisions on Zonal Flows and Ion Temperature Gradient Modes in Helical Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, T. -H. Watanabe, H. Sugama, K. Tanaka
  • 学会等名: 23rd IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: 韓国・大田
  • 年月日: 2010-10-03
• [学会発表] LHD高イオン温度放電におけるイオン温度勾配不安定性とゾーナルフロー (2010)
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫, 渡邉智彦, 洲鎌英雄, 田中謙治
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学(堺市)
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] LHD高Ti放電におけるITGモードと帯状流 (2010)
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫, 渡邉智彦, 洲鎌英雄, 田中謙治
  • 学会等名: 第4回シミュレーション科学シンポジウム
  • 発表場所: 核融合科学研究所(土岐市)
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Gyrokinetic Vlasov code including full geometry of non-axisymmetric field and its application to Large Helical Device experiments (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nunami, T.-H.Watanabe, H.Sugama, K.Tanaka
  • 学会等名: Newton Institute Workshop "Kinetic-scale turbulence in laboratory and space plasmas"
  • 発表場所: Isaac Newton Institute for Mathematical Science(英国・ケンブリッジ)
  • 年月日: 2010-07-19
• [学会発表] 3次元平衡配位を正確に組み込んだジャイロ運動論的シミュレーション・コードの開発とLHD実験への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫, 渡邉智彦, 洲鎌英雄, 田中謙治
  • 学会等名: 第8回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 高山市民文化会館(高山市)
  • 年月日: 2010-06-11
• [学会発表] ヘリカル・プラズマにおけるイオン温度勾配乱流の輸送モデリング
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫, 渡邉智彦, 洲鎌英雄
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] ヘリカルプラズマにおけるITG乱流輸送モデリング
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫
  • 学会等名: 「燃焼プラズマでの輸送特性の包括的理解に向けたトロイダルプラズマの閉じ込め・輸送に関する体系的研 究」及び「閉じ込め・輸送サブクラスター会合」
  • 発表場所: 核融合科学研究所
• [学会発表] Gyrokinetic Studies on ITG Turbulence and Transport Property in LHD Plasmas
  • 著者名/発表者名: Masanori NUNAMI, Tomo-Hiko WATANABE and Hideo SUGAMA
  • 学会等名: 22nd International Toki Conference
  • 発表場所: Ceratopia Toki (岐阜県土岐市)
• [学会発表] ヘリカル・プラズマにおけるイオン温度勾配乱流輸送
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫, 渡邉智彦, 洲鎌英雄
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 第29回年会
  • 発表場所: クローバープラザ（福岡県春日市）
  • 招待講演
• [学会発表] ITG turbulent transport simulation of a high ion temperature LHD plasma
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, T.-H. Watanabe, H. Sugama and K. Tanaka
  • 学会等名: GYROKINETIC THEORY WORKING GROUP MEETING
  • 発表場所: CIEMAT (スペイン・マドリッド)
• [学会発表] ヘリカル・プラズマにおけるITG乱流輸送とスペクトル構造
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫, 渡邉智彦, 洲鎌英雄
  • 学会等名: 第9回 核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
• [学会発表] Implementation of AMR Technique into Parallelized Plasma Codes and Its Effectiveness
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, H. Miura, A. Nagara, M. Matsumoto, H. Usui, and R. Goto
  • 学会等名: International Conference on Simulation Technology (JSST 2012)
  • 発表場所: Integrated Research Center, Kobe Univ.
• [備考] SC13 Best Poster Award受賞
  • URL: http://sc13.supercomputing.org/content/awards
• [備考] 所属グループでの活動
  • URL: http://nsrp.nifs.ac.jp/activity/activity04.html
• [備考] Physics of Plasmas19巻4月号の表紙
  • URL: http://www-nsrp.nifs.ac.jp/news/news-120423.html
• [備考] 平成24年度 吉川允二核融合エネルギー奨励賞受賞
  • URL: http://www-nsrp.nifs.ac.jp/news/news-130321.html
• [備考] 吉川允二核融合エネルギー奨励賞
  • URL: http://www.naka.jaea.go.jp/fusion-energy-forum/award/prizewinner/index.html
• [備考]
  • URL: http://www-nsrp.nifs.ac.jp/news/news-120423.html
• [備考]
  • URL: http://www.nifs.ac.jp/press/110407.html
• [備考]
  • URL: http://www-nsrp.nifs.ac.jp/activity/activity05.html
• [備考]
  • URL: http://www-nsrp.nifs.ac.jp/activity/activity05.html