核燃焼プラズマのための新古典輸送シミュレーションの拡張と検証

• 研究課題/領域番号: 23760810
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 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: 佐竹 真介 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (70390630)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 新古典輸送 / 多イオン種プラズマ / 核融合 / 新古典粘性 / モンテカルロ法 / 核融合炉

研究成果の概要

定常核燃焼プラズマの実現を目指す核融合研究において今後必要不可欠となる、新古典輸送理論に基づくプラズマの輸送シミュレーションに必要な計算手法の拡張・開発を行い、炉心プラズマで想定される高温低衝突で重要となる、荷電粒子のドリフト運動を正確に扱える高精度な新古典輸送・径電場形成・新古典粘性に適した計算法を確立した。
このシミュレーション法をトカマクにおける微小な摂動磁場が生む新古典粘性の評価に適用し、実験で観測されたプラズマ回転をシミュレーションで精度よく再現できることを示した。また、D,T,Heや不純物イオンなどを含む多イオン種プラズマの新古典輸送計算が行えるようにクーロン衝突項の拡張を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Experimental Observation of Response to Resonant Magnetic Perturbation and Its Hysteresis in LHD (2015)
  • 著者名/発表者名: Narushima, Yoshiro; Sakakibara, Satoru; Ohdachi, Satoshi; Suzuki, Yasuhiro; Watanabe, Kiyomasa; Nishimura, Seiya; Satake, Shinsuke; Huang, Botsz; Furukawa, Masaru; Takemura, Yuki; Ida, Katsumi; Yoshinuma, Mikiro; Yamada, Ichihiro
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 印刷中
  • NAID: 120007046129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrated Physics Analysis of Plasma Start-up Scenario of Helical Reactor FFHR-d1 (2015)
  • 著者名/発表者名: Goto, Takuya; Miyazawa, Junichi; Sakamoto, Ryuichi; Seki, Ryosuke; Suzuki, Chihiro; Yokoyama, Masayuki; Satake, Shinsuke; Sagara, Akio
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 印刷中
  • NAID: 120007098364
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of an improved control-variate scheme to local neoclassical transport simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: Seikichi Matsuoka, Shinsuke Satake
  • 雑誌名: Computer Physics Communications 巻: 185 号: 9 ページ: 2313-2312
  • DOI: 10.1016/j.cpc.2014.05.001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Experimental analyses and predictive simulations of toroidal rotation driven by the neoclassical toroidal viscosity in rippled tokamaks (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Honda, S. Satake, Y. Suzuki, G. Matsunaga, K. Shinohara, M. Yoshida, A. Matsuyama, S. Ide and H. Urano
  • 雑誌名: Nulcear Fusion 巻: 54 号: 11 ページ: 114005-114005
  • DOI: 10.1088/0029-5515/54/11/114005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Physics analyses on the core plasma properties in the helical fusion DEMO reactor FFHR-d1 (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Miyazawa, Y. Suzuki, S. Satake, R. Seki, Y. Masaoka, S. Murakami, M. Yokoyama, Y. Narushima, M. Nunami, T. Goto, C. Suzuki, I. Yamada, R. Sakamoto, H. Yamada, A. Sagara and the FFHR Design Group
  • 雑誌名: Nulcear Fusion 巻: 54 号: 4 ページ: 043010-043010
  • DOI: 10.1088/0029-5515/54/4/043010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental analyses and predictive simulations of toroidal rotation driven by the neoclassical toroidal viscosity in rippled tokamaks (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsuru Honda, Shinsuke Satake, Yasuhiro Suzuki, Go Matsunaga, Kouji Shinohara, Maiko Yoshida, Akinobu Matsuyama, Shunsuke Ide and Hajime Urano
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of electron-root radial electric field and its effect on thermal transport in LHD high Te plasma (2013)
  • 著者名/発表者名: Seikichi MATSUOKA, Shinsuke SATAKE, Hiromi TAKAHASHI, Arimitsu WAKASA, Masayuki YOKOYAMA, Takeshi IDO, Akihiro SHIMIZU, Takashi SHIMOZUMA, Sadayoshi MURAKAMI, and LHD Experiment Group
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 8 ページ: 0-0
  • NAID: 130003366299
  • 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] Bootstrap Current Simulations with Experimental LHD Plasma Density and Temperature Profiles, Energy Scattering and Finite Orbit Width (2012)
  • 著者名/発表者名: Maxim Yu. ISAEV, Kiyomasa Y. WATANABE, Shinsuke SATAKE, Yuji NAKAMURA and Wilfred A. COOPER
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 号: 0 ページ: 1403077-1403077
  • DOI: 10.1585/pfr.7.1403077
  • NAID: 130003366236
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neoclassical Toroidal Viscosity Calculations in Tokamaks Using a δf Monte Carlo Simulation and Their Verifications (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Satake, J.-K.Park, H.Sugama, R.Kanno
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 107 号: 5 ページ: 55001-55001
  • DOI: 10.1103/physrevlett.107.055001
  • 査読あり
• [学会発表] δf-PICコードによる多イオン種新古典輸送 シミュレーションに向けたクーロン衝突項の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐竹真介, 松岡清吉，菅野龍太郎、洲鎌英雄、沼波政倫
  • 学会等名: 日本物理学会 第70回年次大会
  • 発表場所: 東京 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 多イオン種新古典輸送シミュレーションに向けたクーロン衝突項の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐竹真介, 松岡清吉，菅野龍太郎、洲鎌英雄、沼波政倫
  • 学会等名: Plasma Conference 2014
  • 発表場所: 新潟市、朱鷺メッセ
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-20
• [学会発表] Benchmark of local and non-local neoclassical transport calculations in helical configurations (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Satake, J. L. Velasco, A. Dinklage, M. Yokoyama et al.
  • 学会等名: 41th European Physical Society Conference on Plasma Physics
  • 発表場所: ドイツ、ベルリン
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-27
• [学会発表] Benchmark of local and non-local neoclassical transport calculations in Stellarator and Heliotron (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Satake, J. L. Velasco, A. Dinklage, M .Yokoyama, et al.
  • 学会等名: Joint 19th International Stellarator and Heliotron workshop and 16th RFP workshop
  • 発表場所: イタリア, パドバ
• [学会発表] Adaptive source and sink terms in delta-f neoclassical transportsimulation for steady-state solution (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Satake, R. Kanno, and J. L. Velasco
  • 学会等名: The 23 rd International Toki Conference
  • 発表場所: 岐阜県土岐市
• [学会発表] LHD高T_e放電の輸送解析および新古典輸送シミュレーションとの比較 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐竹 真介、松岡 清吉、 横山 雅之、 N. Pablant 、LHD実験グループ
  • 学会等名: 第30回 プラズマ・核融合学会 年会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス
• [学会発表] Drift-kinetic Simulation Studies on Neoclassical Toroidal Viscosity in Tokamaks with Small Magnetic Perturbations (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐竹 真介
  • 学会等名: The 24th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: 米国 サンディエゴ
• [学会発表] Simulation Study on Neoclassical Poloidal Viscosity in Helical Plasmas (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐竹 真介
  • 学会等名: 54th APS-DPP meeting
  • 発表場所: 米国 プロヴィデンス
  • 招待講演
• [学会発表] Neoclassical heat transport analysis in helical DEMO reactor concept FFHR-d1 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐竹 真介
  • 学会等名: 22nd International Toki Conference
  • 発表場所: 岐阜県土岐市
• [学会発表] ヘリカルDEMO炉 FFHR-d1に おける新古典熱輸送解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐竹 真介
  • 学会等名: 第68回物理学会年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] Neoclassical Poloidal Viscosity Analyses in LHD Plasmas by a δf Monte Carlo Neoclassical Transport Simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐竹 真介
  • 学会等名: 22nd International Conference on Numerical Simulation of Plasmas
  • 発表場所: オーストラリア Murramarang
• [学会発表] Simulation studies on neoclassical viscosity in 3-dimensional magnetic configurations (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐竹 真介
  • 学会等名: 22nd International Conference on Numerical Simulation of Plasmas
  • 発表場所: 米国 Long Branch, NJ
• [学会発表] Neoclassical Toroidal Viscosity Calculations in Tokamaks using a δf Monte Carlo Simulation and Their Verifications (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐竹 真介
  • 学会等名: 53rd APS division of plasma physics meeting
  • 発表場所: 米国 Salt Lake City, UT
• [学会発表] Neoclassical Toroidal Viscosity Calculations in Tokamaks using a δf Monte Carlo Simulation and Their Verifications (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐竹 真介
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: 石川県立音楽堂（金沢市）
• [図書] プラズマ・核融合学会誌 Vol.89-04 (2013)
  • 著者名/発表者名: 内藤裕志，佐竹真介
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: 核融合プラズマシミュレーションの技法 5章：粒子シミュレーションのコーディング技法
• [備考]
  • URL: http://www-nsrp.nifs.ac.jp/seika2012/index.html
• [備考] （掲載予定）