| 研究課題/領域番号 |
04680013
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
プラズマ理工学
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
東辻 浩夫 岡山大学, 工学部, 教授 (40011671)
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| 研究分担者 |
東辻 千枝子 岡山大学, 工学部, 助手 (20253007)
奈良 重俊 岡山大学, 工学部, 助教授 (60231495)
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| 研究期間 (年度) |
1992 – 1993
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| キーワード | 高密度プラズマ / 量子シミュレーション / エネルギー過程 / 分子動力学 / 密度汎関数法 / 有限要素法 |
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| 研究概要 |
1.慣性核融合においては、高密度のイオンと縮退または半縮退の電子系の混合物としてのプラズマが爆縮の過程でつくられる。エネルギー輸送などの解析には精度のよいシミュレーションが必要であるが、主な困難は連続的自由度をもった波動関数で表される電子系にある。また、電子間および電子・イオン相互作用を取り入れることが重要である。従って、現在の計算技術では、かなり小さな系についてのシミュレーションのみが可能である。
2.さらに、慣性核融合では、イオン間の相関がエネルギー輸送に重要な効果をもつ。電子との混合物の信頼できるシミュレーションを行うには、イオン系の振る舞いをできる限り小さな系で効率よく再現できる必要がある。
3.上のような観点に立って研究を進め、以下のような結果を得た。(1)電子系と結合したイオン系に対して、変形可能な周期境界条件を導入することによって、無限系の分子動力学シミュレーションが、比較的少数の独立粒子を用いて効率よく行えることを示した。また、実験条件に対応して等温等圧の環境を実現した。(2)一方、電子系に対しては量子力学、量子統計に基づいたシミュレションが必要である。このための方法として、密度汎関数法を用いた。イオンの配置に対応するポテンシャルの中での電子の波動関数を自己無撞着に解くことが計算の主要な部分となる。ポテンシャルの形状の多様性に対応するために、この研究では有限要素法を採取して、電子状態を求める計算システムを開発した。(3)動的なシミュレーションのためには、電子の波動関数の時間発展を求めなければならない。波動関数の時間発展演算子を時間幅についてテイラー展開し、多体相互作用を密度汎関数法により記述し、数値的な方法としては有限要素法を用いて、与えられたポテンシャルの中での時間変化を求めるコードを開発した。
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