アルヴェン固有モード周波数帯の不安定性に関する理論・シミュレーション研究

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16560728
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 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: 藤堂 泰 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助教授 (00249971)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• キーワード: 高速粒子 / アルフベン固有モード / 高速粒子モード / 電磁流体 / 全特性曲線法 / 核融合プラズマ / シミュレーション

研究概要

高速粒子-MHD連結シミュレーションコードMEGAを用いて、アルフベン固有モードと高速粒子モードに関連する以下の研究成果を挙げることができた。
1.JT-60Uにおける非局所的高速粒子モードの性質を詳細に調査し、その半径方向の広がりが高速イオン軌道幅と高速イオン圧力に強く依存することを明らかにした。2.連続スペクトル型高速粒子モードの性質を研究し、周波数が高速イオンの軌道周波数と一致することを明確に示した。3.アルフベン固有モード時間発展に対するMHD非線形効果を解明するシミュレーション研究に取り組み、MHD非線形効果によって飽和振幅が抑制されることを示した。4.MEGAコードをヘリカル座標系に対応できるように拡張し、LHD実験に対応したアルフベン固有モードのシミュレーションを実行した。5.MEGAコードを有限イオンラーモア半径効果と電子ランダウ減衰効果を取り入れて拡張した。
その他にシミュレーションの基礎的手法開発として、低雑音粒子シミュレーション手法の物理量保存を保証する全特性曲線法を独自に考案した。全特性曲線法を用いてジャイロ運動論的電磁プラズマシミュレーションモデルを構築し、運動論的アルフベン波の実周波数と減衰率が正確に計算できることを実証した。この手法を用いることにより、トーラスプラズマのための3次元ジャイロ運動論的電磁プラズマシミュレーションコードの開発を期待することができる。

研究成果

• [雑誌論文] Construction of a gyrokinetic plasma simulation model for electromagnetic phenomena (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Todo, A.Ito
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 2(印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Construction of a gyrokinetic plasma simulation model for electromagnetic phenomena (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Todo, A.Ito
  • 雑誌名: To appear in Plasma and Fusion Research 2
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Nonlinear MHD effects on the Alfven eigenmode evolution (2006)
  • 著者名/発表者名: Y Todo et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the 9th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems ページ: 79-85
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Properties of energetic-particle continuum modes destabilized by energetic ions. with beam-like velocity distributions (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Todo
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 13 (8) ページ: 082503(1-7)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Simulations of Alfven eigenmodes with an extended Ohm's law (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Todo
  • 雑誌名: Journal of Plasma Physics 72 ページ: 817-820
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Nonlinear MHD effects on the Alfven eigenmode evolution (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Todo et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the 9th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems ページ: 79-85
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Properties of energetic-particle continuum modes destabilized by energetic ions with beam-like velocity distributions (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Todo
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 13 (8) ページ: 082503 (1-7)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Simulations of Alfven eigenmodes with an extended Ohm's Law (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Todo
  • 雑誌名: Journal of Plasma Physics 72 ページ: 817-820
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Nonlocal energetic particle mode in a JT-60U plasma (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Todo et al.
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 12 (1) ページ: 012503(1-7)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Nonperturbative effects of energetic ions on Alfven eigenmodes (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Todo et al.
  • 雑誌名: Fusion Energy 2004 (Proc. 20^<th> Int. Conf. Vilamoura, IAEA, Vienna) ページ: TH/3-1Ra
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Instability in the Frequency Range of Alfven Eigenmodes Driven by Negative-Ion-Based Neutral Beams in JT-60U (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Shinohara et al.
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research 81(7) ページ: 547-552
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Complementary Fluid Method in delta-f Particle Simulation (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Todo
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research 81 (11) ページ: 944-948
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Nonperturbative effects of energetic ions on Alfven eigenmodes (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Todo et al.
  • 雑誌名: Fusion Energy 2004 (Proc. 20th Int. Conf. Vilamoura, IAEA, Vienna) TH/3-1 Ra
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Instability in the Frequency Range of Alfven Eigenmodes Driven by Negative-Ion-Based Neutral Beams in JT-60U (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Shinohara et al.
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research 81 (7) ページ: 547-552
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Energetic particle physics in JT-60U and JFT-2M (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Shinohara et al.
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 46 (7) ページ: S31-S45
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Energetic ion transport due to Alfven eigenmode bursts (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Todo et al.
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research SERIES 6 ページ: 69-73
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Computer simulation of fishbone oscillation (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Shiozaki, Y.Todo
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research SERIES 6 ページ: 618-621
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Energetic particle physics in JT-60U and JFT-2M (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Shinohara et al.
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 46 (8) ページ: S31-45
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より