| 研究課題/領域番号 |
19560828
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
李 継全 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (00437253)
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| 研究分担者 |
岸本 泰明 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (10344441)
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| キーワード | プラズマ閉込め / 安定性と乱流 / 帯状流モード / 乱流輸送 / アルフェン波 / ジャイロ流体モデル / 簡約化MHDモデル / シミュレション |
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| 研究概要 |
H2Oに継続して、5場のジャイロ流体シミュレーションとモデル解析に基づいて、マクロスケールの抵抗性MHDモードとイオンスケールの乱流との非線形相互作用を調べた。その結果、(1) ミクロな乱流との非線形相互作用による磁気島の振動現象、および、(2) MHDモードとITGモードが混在した磁気島駆動のITGモード(MITGと命名)として位置づけられる短波長モードを見出し、これらの背後にある物理機構を明らかにした。(1)については、成長するITGモードの効果をモデル的に導入した2場の簡約MHD方程式に基づいた解析を行い、ITGモードが作る分極電場に伴い、振動する電磁トルクが生成され、それによってシミュレーションで見出された磁気島の振動が再現されることが分かった。(2)については、H2O年度に基本的な物理機構(磁気島に伴い複数有理面の出現)を明らかにしたが、さらに、磁気島内における磁場構造とイオン温度分布の凍り付きが破れ、その結果、磁気島内においてもイオン温度勾配が維持され、その結果MITGモードが励起されることが分かった。
MITGモードについては、磁気島幅や温度勾配などに対する成長率の依存性について解析を行い、小さな磁気島幅に対してはITGモードは安定化され、大きな磁気島幅に対しては不安定化されることを見出した。上記(1) (2)は、共に2次元スラブ配位での解析であるが、今後、3次元トロイダル配位に拡張していく予定である。
さらに、より一般的なMHD揺動とミクロの乱流とのマルチスケールシミュレーション研究の一環として、簡約MHDモデルに基づいて、ダブルティアリングモード(DTM)の非線形不安定性の物理機構の研究を進展させた。本研究では、緩やかなラザフォード領域後の急激なDTMの成長を2次的な不安定性として捉え、構造駆動の変調不安定性による物理機構の提案を行った。特に、このモデルによって、シミュレーションで観測されているポテンシャル流の速い成長と磁束の緩やかな成長の二つ異なった時定数の成長のダイナミックスを自己無撞着に説明できることが分かった。今後、DTMもITGなどのマルチスケールのシミュレーション研究を推進する予定である。
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