プラズマ回転と径電場の自律的分布形成による定常燃焼プラズマ維持の研究

• 研究課題/領域番号: 25820442
• 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: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (2016); 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 (2013-2015)
• 研究代表者: 本多 充 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 先進プラズマ研究部, 主幹研究員(定常) (90455296)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 流体型輸送コード / トカマク / 新古典トロイダル粘性 / 径電場 / 準中性 / 新古典輸送 / 乱流輸送 / 摂動磁場 / 磁気座標 / 両極性 / トロイダル回転 / トルク / 非軸対称性

研究成果の概要

磁気座標系に適合した二流体方程式系を導出し、それに基づく流体型輸送コードTASK/TXの開発に成功した。TASK/TXはプラズマの電磁場の発展と流体としてのプラズマの発展を無矛盾に取り扱える、他にない独自のコードである。新古典輸送モデルを改良し、実験で観測された径電場分布を良く再現することを確かめた。非軸対称摂動磁場に起因する新古典トロイダル粘性（NTV）を厳密に計算出来る枠組みを構築し、統合コードによるNTV解析とトロイダル回転予測計算を可能にした。第一原理計算による乱流輸送と無矛盾な分布を計算する新たな枠組みを構築し、動作の健全性と結果の妥当性が検証された。

研究成果

• [雑誌論文] Impact of ion diamagnetic drift on MHD stability at edge pedestal in JT-60U rotating plasmas (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Aiba, M. Honda, K. Kamiya
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 57 号: 2 ページ: 022011-022011
  • DOI: 10.1088/0029-5515/57/2/022011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of the fluid-type transport code on the flux coordinates in a tokamak (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Honda, A. Fukuyama
  • 雑誌名: Computer Physics Communications 巻: 208 ページ: 117-134
  • DOI: 10.1016/j.cpc.2016.08.008
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Validation studies of gyrokinetic ITG and TEM turbulence simulations in JT-60U tokamak using multiple flux matching (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Nakata, M. Honda, M. Yoshida, H. Urano, M. Nunami, S. Maeyama, T.H. Watanabe, H. Sugama
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 56 号: 8 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1088/0029-5515/56/8/086010
  • NAID: 120007181931
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrated modelling of toroidal rotation with the 3D non-local drift-kinetic code and boundary models for JT-60U analyses and predictive simulations (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Honda, S. Satake, Y. Suzuki, M. Yoshida, N. Hayashi, K. Kamiya, A. Matsuyama, K. Shinohara, G. Matsunaga, M. Nakata, S. Ide, H. Urano
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 55 号: 7 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1088/0029-5515/55/7/073033
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of the radial electric field on the confinement of fast ions in ITER (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tani, M. Honda, T. Oikawa, K. Shinohara, Y. Kusama, T. Sugie
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 55
  • NAID: 120006502214
  • 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: 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] Impact of higher-order flows in the moment equations on Pfirsch-Schlüter friction coefficients (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Honda
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 21 号: 9
  • DOI: 10.1063/1.4895795
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Edge Radial Electric Field Formation after the L-H Transition on JT-60U (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kamiya, G. Matsunaga, M. Honda, N. Miyato, H. Urano, Y. Kamada, K. Ida, K. Itoh, and the JT-60 team
  • 雑誌名: Contribution to Plasma Physics 巻: 54 ページ: 591-598
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boundary condition for toroidal plasma flow imposed at the separatrix in high confinement JT-60U plasmas with edge localized modes and the physics process in pedestal structure formation (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kamiya, M. Honda, H. Urano, M. Yoshida, Y. Kamada, K. Itoh, and JT-60 Team
  • 雑誌名: Phys. Plasmas 巻: 21 号: 12 ページ: 122517-122517
  • DOI: 10.1063/1.4904815
  • 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, H. Urano
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of the transport-code framework forself-consistent predictions of rotation and the radial electric field (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Honda, S. Ide, T. Takizuka, N. Hayashi, M. Yoshida, M. Yagi and T. Fujita
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 53巻 号: 7 ページ: 073050-073050
  • DOI: 10.1088/0029-5515/53/7/073050
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coulomb Logarithm Formulae for Collisions between Species with Different Tempratures (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Honda
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 号: 10R ページ: 108002-108002
  • DOI: 10.7567/jjap.52.108002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Turbulence Analyses of Improved Electron Energy Confinement in H-Mode Plasmas with Gyrokinetic Calculations (2013)
  • 著者名/発表者名: 成田絵美, 本多充, 林伸彦, et al.
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 8 号: 0 ページ: 1403082-1403082
  • DOI: 10.1585/pfr.8.1403082
  • NAID: 130004467865
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal and spatial responses of temperature, density and rotation to electron cyclotron heating in JT-60U (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 53 号: 8 ページ: 083022-083022
  • DOI: 10.1088/0029-5515/53/8/083022
  • 査読あり
• [学会発表] TASK/TXの新古典輸送特性と粒子輸送モデリング (2017)
  • 著者名/発表者名: 本多充、福山淳、仲田資季
  • 学会等名: 第72回日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] トカマク磁気座標系における流体型輸送コード TASK/TX の進展 (2016)
  • 著者名/発表者名: 本多充、福山淳
  • 学会等名: 第33回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] Predictions of Toroidal Rotation and Torque Sources Arising in Non-axisymmetric Perturbed Magnetic Fields in Tokamaks (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Honda, S. Satake, Y. Suzuki, K. Shinohara, M. Yoshida, N. Aiba, J. Shiraishi, N. Hayashi, G. Matsunaga, M. Nakata, A. Matsuyama, S. Ide
  • 学会等名: 26th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Kyoto (Japan)
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] ITG/TEM不安定プラズマにおける大域的電子・イオン熱輸送シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 本多充、仲田資季
  • 学会等名: 2016年日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Physics and modeling of toroidal rotation and torque sources in JT-60U (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Honda, M. Yoshida, S. Satake, Y. Suzuki, N. Hayashi, K. Shinohara, A. Matsuyama, K. Kamiya, G. Matsunaga, S. Ide, M. Nakata
  • 学会等名: 18th International Congress on Plasma Physics (ICPP 2016)
  • 発表場所: Kaohsiung (Taiwan)
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 局所ジャイロ運動論計算を組み合わせたトカマクにおける大域的輸送シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 本多充、仲田資季
  • 学会等名: 第71回日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] ジャイロ運動論コードGKVとトカマク輸送コードTRESSによる連成輸送計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本多充、仲田資季
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-24
• [学会発表] トカマク磁気座標系における流体型輸送コードの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本多充、福山淳
  • 学会等名: 2015年日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Development of the multi-fluid transport code on the tokamak flux coordinates (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Honda, A. Fukuyama
  • 学会等名: 42nd EPS Conference on Plasma Physics
  • 発表場所: Lisbon (Portugal)
  • 年月日: 2015-06-22
  • 国際学会
• [学会発表] Toroidal rotation modeling with the 3D non-local drift-kinetic code and boundary models for JT-60U analyses and predictive simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Honda, S. Satake, Y. Suzuki, M. Yoshida, N. Hayashi, K. Kamiya, A. Matsuyama, K. Shinohara, G. Matsunaga, M. Nakata, S. Ide and H. Urano
  • 学会等名: Plasma Conference 2014
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] Integrated Modeling of Toroidal Rotation with the 3D Non-local Drift-kinetic Code and Boundary Models for JT-60U Analyses and Predictive Simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Honda, S. Satake, Y. Suzuki, M. Yoshida, N. Hayashi, K. Kamiya, A. Matsuyama, K. Shinohara, G. Matsunaga, M. Nakata, S. Ide and H. Urano
  • 学会等名: 25th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Hotel Park Inn Pribaltiyskaya (Saint Petersburg, Russia)
  • 年月日: 2014-10-13 – 2014-10-18
• [学会発表] JT-60Uにおける新古典トロイダル粘性の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 本多充、佐竹真介、鈴木康浩、松永剛、篠原孝司、吉田麻衣子、浦野創、井手俊介、林伸彦
  • 学会等名: 第30回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 東京都大田区
• [学会発表] Simulations of toroidal rotation driven by the neoclassical toroidal viscosity in tokamaks (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Honda, S. Satake, Y. Suzuki, G. Matsunaga, S. Ide, M. Yoshida, N. Hayashi
  • 学会等名: 40th EPS Conference on Plasma Physics
  • 発表場所: Espoo, Finland
• [学会発表] Experimental analyses and predictive simulations of toroidal rotation driven by the neoclassical toroidal viscosity in tokamaks (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Honda, S. Satake, Y. Suzuki, G. Matsunaga, K. Shinohara, S. Ide, M. Yoshida, H. Urano, N. Hayashi
  • 学会等名: 14th International Workshop on H-mode Physics and Transport Barriers
  • 発表場所: 福岡県春日市