| 研究概要 |
テキサス大学のH.L.Berk, B.N.Breizmanと協力して、トロイダルアルフベン固有モード(TAE)不安定性の飽和振幅に対する非線形MHD効果についてシミュレーション研究を行った。MHD方程式を非線形のまま解く通常の高エネルギー粒子・MHD連結シミュレーションに加えて、線形MHD方程式を用いたシミュレーションを実行し、両者の時間発展を比較することにより非線形MHD効果が明らかになった。TAEの磁場揺動振幅が平衡磁場の1%程度に達すると、非線形MHDシミュレーションの飽和レベルが線形MHDシミュレーションの1/2に抑制されることがわかった。一方で、磁場揺動振幅が0.1%の場合には、線形MHDシミュレーションと非線形MHDシミュレーションの結果はほぼ同じである。
この飽和レベル低減の物理機構を理解するため、各トロイダルモード数のエネルギーとエネルギー散逸を解析し、それらかち定義される各トロイダルモード数減衰率の時間発展を解析した。その結果、非線形モードから生じる散逸が増大することにより、減衰率が線形MHDシミュレーションの場合よりも顕著に大きくなることがわかった。従って非線形モードから生じる散逸がTAEの飽和レベルを低減すると結論することができる。また、散逸は粘性係数および電気抵抗に依存するが、これらの散逸係数が異なる場合でも、非線形モードによる散逸は同様に増大するので、散逸係数が現実の核融合プラズマと同程度の小さな値の場合においても、非線形MHD効果によるTAEモードの飽和レベル抑制が同様に予想される。
さらに、非線形MHDシミュレーション結果において、TAE不安定性の飽和後、測地線音響モード(GAM)が励起されることを見出した。
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