アルフベン固有モードと高速粒子の相互作用に関するシミュレーション研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20340165
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: プラズマ科学
• 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, ヘリカル研究部, 教授 (00249971)
• 研究分担者: 水口 直紀 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教 (70332187)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: アルフベン固有モード / 高速粒子 / シミュレーション / 測地的音響モード / 非線形MHD 効果 / 周波数変調 / 位相空間構造

研究概要

核融合プラズマにおけるアルフベン固有モードと高速粒子の相互作用に関するシミュレーション研究を行った。高速粒子-電磁流体連結シミュレーションを実行し、トロイダルアルフベン固有モード(TAE モード)および反転磁気シアアルフベン固有モードと高速イオンの相互作用特性、TAE モード不安定性の時間発展とTAE モードバーストにおける非線形MHD 効果、高速粒子駆動型測地的音響モードの線形特性と非線形周波数変調、およびITER におけるアルフベン固有モードと高速イオン輸送を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Hole-clump pair creation in the evolution of energetic-particle-driven geodesic acoustic modes (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Wang, Y. Todo, and C. C. Kim
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: Vol. 110 ページ: 155006-1-155006-5
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.110.155006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear properties of energetic particle driven geodesic acoustic mode, (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Wang and Y. Todo
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: Vol. 20
  • DOI: DOI:10.1088/0029-5515/52/9/094018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Saturation of a toroidal Alfven eigenmode due to enhanced damping of nonlinear sidebands (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, H. L. Berk, and B. N. Breizman
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: Vol. 52
  • DOI: DOI:10.1088/0029-5515/52/9/094018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling of Formation of Helical Structures in Reversed-Field Pinch (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Mizuguchi, A. Sanpei, S. Fujita, K. Oki, H. Himura, S. Masamune, and K. Ichiguchi
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol. 7
  • DOI: DOI: 10.1585/pfr.7.2403117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear simulation of energetic particle modes in high-beta tokamak plasma (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Bierwage, N. Aiba, Y. Todo, W. Deng, M. Ishikawa, G. Matsunaga, K. Shinohara, and M. Yagi
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol. 7
  • DOI: DOI:10.1585/pfr.7.2403081
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulaion of Alfven eigenmode bursts using a hybrid code for nonlinear maghetohydrodynamics and energetic particles (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, H. L. Berk, and B. N. Breizman
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: Vol. 52
  • DOI: DOI:10.1088/0029-5515/52/3/033003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear hybrid simulations of energetic particle modes in realistic tokamak flux surface geometry (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Bierwage, Y. Todo, N. Aiba, K. Shinohara, M. Ishikawa, and M. Yagi
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol. 6
  • DOI: DOI:10.1585/pfr.6.2403109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction between energetic particles and Alfven eigenmodes in reversed shear plasmas (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Wang and Y. Todo
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan, 巻: Vol. 80
  • DOI: DOI: 10.1143/JPSJ.80.094501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation study of ballooning modes in LHD (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, N. Nakajima, M. Sato, and H. Miura
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol. 5
  • DOI: DOI: 10.1585/pfr.5.S2062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear magnetohydrodynamic effecs on Alfven eigenmode evolution and zonal flow generation (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, H. L. Berk, and B. N. Breizman
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: Vol. 50 ページ: pp.084016-1 - 084016-9
  • DOI: DOI:10.1088/0029-5515/50/8/084016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Analyses of Energetic Particles in LHD (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, S. Murakami, T. Yamamoto, A. Fukuyama, D. A. Spong, S. Yamamoto, M. Osakabe, and N. Nakajima
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 巻: Vol. 58 ページ: pp. 277-288
  • URL: http://epubs.ans.org/?a=10814
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clustered frequency analysis of shear Alfven modes in stellarators (2010)
  • 著者名/発表者名: D. A. Spong, E. D'Azevedo, and Y. Todo
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: Vol.17
  • DOI: DOI:10.1063/1.3313818
  • 査読あり
• [雑誌論文] D. A. Spong, Simulation study of energetic ion transport due to Alfven eigenmodes in LHD plasma (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, N. Nakajima, M. Osakabe, S.Yamamoto
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol. 3
  • DOI: DOI:10.1585/pfr.3.S1074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Benchmark Tests of Fusion Plasma Simulation Codes for Studying Microturbulence and Energetic-Particle Dynamics (2008)
  • 著者名/発表者名: T.-H. Watanabe, Y. Todo, and W. Horton
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol. 3
  • DOI: DOI:10.1585/pfr.3.061
  • 査読あり
• [学会発表] Alfven eigenmodes and energetic particle transport in ITER steady state scenario (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo and A. Bierwage
  • 学会等名: 22nd International Toki Conference
  • 年月日: 20121119-22
• [学会発表] MHD simulation study on the evolution of filament structures on the edge-localized modes (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Mizuguchi and P. Zhu
  • 学会等名: 22nd International Toki Conference
  • 年月日: 20121119-22
• [学会発表] properties and nonlinear frequency chirping of energetic particle driven geodesic acoustic mode in LHD (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Wang, Y. Todo, and C. C. Kim
  • 学会等名: 24th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 20121008-13
• [学会発表] Numerical Modeling of Formation of Helical Structures in Reversed-Field-Pinch Plasma (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Mizuguchi, A. Sanpei, K. Oki, S. Masamune, H. Himura, K. Ichiguchi and Y. Todo
  • 学会等名: 24th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2012-08-13
• [学会発表] Nonlinear MHD effects on Alfven eigenmode bursts (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, H. L. Berk, and B. N. Breizman
  • 学会等名: 8th Genearal Scientific Assembly of the Asia Plasma and Fusion Association in 2011
  • 発表場所: Guilin, China
  • 年月日: 20111101-04
• [学会発表] Nonlinear MHD and energetic particles hybrid simulation of Alfven eigenmode bursts (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, H. L. Berk, and B. N. Breizman
  • 学会等名: 12th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems
  • 発表場所: Austin, USA
  • 年月日: 20110907-10
• [学会発表] Computer Simulation of Alfven Eigenmode Bursts Driven by Energetic Particles in Fusion Plasmas (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, H. L. Berk, and B. N. Breizman
  • 学会等名: 11st Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 20101115-18
• [学会発表] Simulation Study of Nonlinear Magnetohydrodynamic Effects on Alfven Eigenmode Evolution and Zonal Flow Generation (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, H. L. Berk, and B. N. Breizman
  • 学会等名: 23rd IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Daejeon,Korea
  • 年月日: 20101011-16
• [学会発表] Simulation study of ballooning modes in LHD (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, N. Nakajima, M. Sato, and H. Miura
  • 学会等名: 19th International Toki Conference
  • 発表場所: Toki
  • 年月日: 20091208-11
• [学会発表] Interaction of energeticparticles, Alfven eigenmode, and zonal flow and fields (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, H. L. Berk, and B. N. Breizman
  • 学会等名: 11th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems
  • 発表場所: Kiev, Ukraine
  • 年月日: 20090921-23
• [学会発表] Nonlinear evolution of Alfven eigenmode and exciation of geodesic acoustic mode (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, H. L. Berk, and B. N. Breizman
  • 学会等名: 4th IAEA Technical Meeting on Theory of Plasma Instabilities
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20090518-20
• [学会発表] D. A. Spong, Simulation study of interaction between energetic ions and Alfven eigenmodes in LHD (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Todo, N. Nakajima, M. Osakabe, S. Yamamoto
  • 学会等名: 22nd IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Geneva,Switzerland(TH/P3-9)
  • 年月日: 20081013-18