| 研究課題/領域番号 |
15K06651
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| 研究機関 | 核融合科学研究所 |
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研究代表者 |
市口 勝治 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (90211739)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 核融合プラズマ / 数値シミュレーション / 電磁流体力学 / ヘリオトロン / 大型ヘリカル装置 / 安定性 / 交換型モード / シアフロー |
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| 研究実績の概要 |
平成３１年度ー令和元年度においては、本研究手法を実験で得られている崩壊現象へ適用することを検討した。核融合科学研究所の大型ヘリカル装置の実験では、通常の放電では高いパフォーマンスが得られているが、磁場配位を不安定側に変化させたり、プラズマ中に電流を流したりすると、崩壊現象が発現する。そこで、特に、電流を流した場合についての解析を進めた。本研究では、電流によって回転変換が変化し、プラズマ中心部において、分布が平坦となり、かつその値が１に近くなるような配位について注目した。このような場合において不安定性の三次元非線形ダイナミクス計算を行ったところ、これまでの交換型モードとは異なる非共鳴の圧力駆動型モードが不安定となることがわかった。交換型モードの場合には、モード数が高いモードほど大きな成長率を持つが、実際の実験では、必ず最も低いモード数である、トロイダルモード数とポロイダルモード数がともに１であるモードが支配的となって崩壊現象を引き起こしている。今回見出した非共鳴モードでは、線形領域では高いモード数を持つモードが支配的であるが、非線形領域においては、非線形カップリングによってこの低モード数のモードが支配的となりうることがわかった。したがって、実験で崩壊現象を引き起こしている不安定性は、交換型モードではなくこの非共鳴モードがその候補ではないかと考えられる。トカマク配位でも、このような非共鳴のモードが存在することが知られており、その関連についても検討を続けている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
圧力駆動型モードによるプラズマ構造変化に対する共鳴摂動磁場とシアフローの影響の解析が進んでいる。巨視的シアフローの計算手法が改善され、また、その
フローを用いた安定性解析も進みつつある。令和２年度の解析では、さらに実験結果との整合性が見込まれている。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成３１年度ー令和元年度に得られた非共鳴モードの解析を進展させる。実験では、崩壊現象が生じる直前には、モードの成長とともにモードの回転が停止することが得られている。そこで、今後はこの回転停止現象の再現を目指す。そのために、これまでに開発してきたシアフローの解析手法を適用して、まずは、モードの回転を再現する。その後、この回転の停止を磁気島の存在に関連付けて解析を進める。これは、大型ヘリカル装置では、残留磁気島が存在し、これによるモード回転の停止が考えられているためである。そこで、本研究において、この状況を再現しメカニズムの解明を目指す。また、実験では、外部から共鳴摂動磁場を加えて磁気島幅を制御することも行われており、そのような実験データの蓄積がある。そこで、本研究においても、磁気島幅を変えたシミュレーションを行い、実験との関連を調べる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度当初の計画として、ドイツで開催される国際会議「Max Planck Princeton Center - Workshop」での成果発表を予定していた。しかし、開催日程の詳細が公表されたときには、その日程に既に別の重要業務が入っていて参加することができなくなった。そこで、その会議出席のために計上したいた予算を有効に活用するために、最終年度を延長して次年度に使用することとした。次年度においては、さらに研究を進めて完成度を向上させる。そして、他の大規模国際会議に積極的に参加し、今回発表予定であった内容のみならず、本研究課題の総まとめとしての成果を、国際的に発表したいと考えている。
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