ペタスケール乱流シミュレーションによる異常輸送の同位体効果に関する研究

• 研究課題/領域番号: 26420861
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 井戸村 泰宏 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究主幹 (00354580)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: ジャイロ運動論 / トカマク / ITER / プラズマ乱流 / 同位体効果 / 異常輸送 / 核融合 / 数値実験 / イオン温度勾配駆動乱流 / 補足電子モード乱流 / 捕捉電子モード乱流 / 核燃焼プラズマ

研究成果の概要

Full-fジャイロ運動論シミュレーションの新しい運動論的電子モデルを開発した。水素プラズマと重水素プラズマにおけるイオン温度勾配駆動（ITG）乱流及びイオン温度勾配駆動捕捉電子モード（ITG-TEM）乱流の数値実験を実施し、プラズマ閉じ込めの同位体効果を解析した。断熱的電子モデルのITG乱流では、装置サイズ依存性を通して間接的な同位体効果が確認できるが、質量依存性は再現できないことがわかった。運動論的電子モデルのITG-TEM乱流では捕捉電子モードの衝突安定化効果として質量依存性が現れるが、数値実験では実験的な質量依存性を説明できるほどの効果は確認できなかった。

研究成果

• [国際共同研究] プリンストン大学/ORNL(米国)
• [国際共同研究] CEA(フランス)
• [雑誌論文] Saturation Mechanism of Decaying Ion Temperature Gradient Driven Turbulence with Kinetic Electrons (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 11 号: 0 ページ: 2403006-2403006
  • DOI: 10.1585/pfr.11.2403006
  • NAID: 130005395312
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A new hybrid kinetic electron model for full-f gyrokinetic simulations (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 雑誌名: Journal of Computational Physics 巻: 313 ページ: 511-531
  • DOI: 10.1016/j.jcp.2016.02.057
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] イオン温度勾配駆動捕捉電子モード乱流の電子変調加熱数値実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井戸村泰宏
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Development of Gyrokinetic Toroidal 5D full-f Eulerian code GT5D on Helios and K-computer (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 学会等名: The 5th IFERC-CSC Review Meeting
  • 発表場所: 量子科学技術研究開発機構（青森県六ケ所村）
  • 国際学会
• [学会発表] Progress of full-f gyrokinetic simulations including kinetic electrons (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 学会等名: 13th Asia Pacific Physics Conference (APPC13)
  • 発表場所: ブリスベン、オーストラリア
  • 年月日: 2016-12-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ITG-TEM乱流の電子変調加熱数値実験における粒子輸送と運動量輸送の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井戸村泰宏
  • 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] Full-f gyrokinetic simulations on rotation changes induced by electron heating modulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 学会等名: 17th ITPA Transport and Confinement Topical Group Meeting
  • 発表場所: 量子科学技術研究開発機構（茨城県那珂市）
  • 年月日: 2016-10-24
  • 国際学会
• [学会発表] Full-f gyrokinetic simulation including kinetic electrons (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura, Y. Asahi, N. Hayashi, H. Urano
  • 学会等名: 26th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: 国立京都国際会館、（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] Full-f gyrokinetic simulations on rotation changes induced by electron heating modulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 学会等名: 21st EU-US Transport Task Force Meeting
  • 発表場所: レザン、スイス
  • 年月日: 2016-09-05
  • 国際学会
• [学会発表] Computational challenges towards Exa-scale fusion plasma turbulence simulations (2016)
  • 著者名/発表者名: Y.Idomura, Y.Asahi, T.Ina, S.Matsuoka
  • 学会等名: 24th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM2016)
  • 発表場所: モントリオール、カナダ
  • 年月日: 2016-08-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Status of the GT5D total-f continuum simulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 学会等名: US-Japan Joint Institute for Fusion Theory Workshop on Innovations and co-designs of fusion simulations towards extreme scale computing
  • 発表場所: オークリッジ、米国
  • 年月日: 2016-08-18
  • 国際学会
• [学会発表] イオン温度勾配駆動乱流の運動量輸送における運動論的電子の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井戸村泰宏
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 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] イオン温度勾配駆動捕捉電子モード乱流における臨界温度勾配と径電場形成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井戸村泰宏
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会
  • 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] Saturation mechanism of ion temperature gradient driven trapped electron mode turbulence (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 学会等名: 25th International Toki Conference (ITC-25)
  • 発表場所: セラトピア土岐（岐阜県土岐市）
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会
• [学会発表] Testing momentum transport theories on full-f gyrokinetic simulations (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 学会等名: 15th ITPA Transport and Confinement Topical Group Meeting
  • 発表場所: ガルヒンク、ドイツ
  • 年月日: 2015-10-22
  • 国際学会
• [学会発表] Full-f gyrokinetic simulation including kinetic electrons (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 学会等名: 15th H-mode Workshop
  • 発表場所: ガルヒンク、ドイツ
  • 年月日: 2015-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] Full-fジャイロ運動論シミュレーションにおける運動論的電子モデルの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井戸村泰宏
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Full-f gyrokinetic simulations at the Exa-scale (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 学会等名: US-Japan Joint Institute for Fusion Theory Workshop on Innovations and co-designs of fusion simulations towards extreme scale computing
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-08-20
  • 国際学会
• [学会発表] Optimization of extreme scale fusion plasma turbulence code for improved strong scaling toward million cores (2015)
  • 著者名/発表者名: Y.Idomura, S.Maeyama, M.Nakata, M.Nunami, A.Ishizawa, T.-H.Watanabe
  • 学会等名: The ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2015
  • 発表場所: ソウル、韓国
  • 年月日: 2015-07-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Isotope effects in ion temperature gradient driven turbulence (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 学会等名: Isotope effects in ion temperature gradient driven turbulence
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県）
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] Interactions between neoclassical effects and turbulence in toroidal momentum transport, and comparison between flux driven and gradient driven simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 学会等名: 19th Joint EU-US Transport Task Force Meeting
  • 発表場所: カラム、英国
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] Extreme scale fusion plasma simulations for ITER (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 学会等名: 2014 Smoky Mountains Computational Sciences and Engineering Conference and U.S./Japan Exascale Applications Workshop
  • 発表場所: ガトリンバーグ、米国
  • 年月日: 2014-09-05 – 2014-09-06
• [学会発表] イオン温度勾配駆動乱流の装置サイズ・加熱パワー・同位体依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井戸村泰宏
  • 学会等名: 平成26年度閉じ込め・輸送研究会「高自律燃焼プラズマ中の輸送の理解に向けたトロイダルプラズマにおける閉じ込め・輸送の体系的研究」
  • 発表場所: 核融合科学研究所（岐阜県）
  • 年月日: 2014-07-17 – 2014-07-18
• [学会発表] Extreme scale fusion plasma simulations for ITER (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Idomura
  • 学会等名: Extreme Performance Computational Science French-Japanese Conference
  • 発表場所: フランス大使館（東京都）
  • 年月日: 2014-04-14