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2008 年度 実績報告書

核燃焼トカマクの運動論的マルチスケールMHD現象の第一原理シミュレーション研究

研究課題

研究課題/領域番号 20560766
研究機関山口大学

研究代表者

内藤 裕志  山口大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10126881)

研究分担者 徳田 伸二  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (60354578)
大原 渡  山口大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (80312601)
キーワードプラズマ・核融合 / ジャイロ運動論 / マルチスケール / 核燃焼プラズマ / 電磁流体力学
研究概要

核燃焼トカマクの運動論的マルチスケールMHD現象を解析するための第一原理シミュレーションコードを開発することが本研究の目的である。用いる自主開発コードは、GPIC-MHD(Gyrokinetic PIC code for MHD simulation)である。平成20年度は(1)GPIC-MHDの超並列コンピュータでの使用プロセッサ数に対するスケーリングの確認と(2)高ベータで大型の現在および将来の実験装置でのパラメータで計算が可能な新しいアルゴリズムの導入を行った。(1)については、軸方向に領域分割を行うコードを開発し、1024プロセッサまで使用した計算を行い、良好なスケーリングを得た。現在、数万から数十万のプロセッサまで良好なスケーリングを得るため、軸方向と半径方向に2次元の領域分割を行うコードを開発中である。(2)では、従来のジャイロ運動論的粒子コードの定式化に加えて、W.W. Lee等により提唱されているsplit-weight法の定式化を検討し、本コードの改良に必要な基礎方程式系を導出した。得られた方程式系は静電ポテンシャルに対する渦方程式とベクトルポテンシャルの縦磁場方向成分に対する磁力線方向のオームの法則を含む。これらの方程式を用いて静電ポテンシャルとベクトルポテンシャルの縦磁揚方向成分を直接計算することも可能である。新しいアルゴリズムを導入したコードを完成し、シミュレーション可能なパラメータ領域が大きく広がることを確認した。
以上の結果は円柱版のコードに対するものであるが、平成21・22年度にはトロイダル版のコードを完成させ、トロイダル幾何形状でのシミュレーションを行う予定である。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (13件)

  • [雑誌論文] 流体としての磁場閉じ込め核融合プラズマ-実験を意識した電磁流体力学方程式の拡張-2009

    • 著者名/発表者名
      中島徳嘉
    • 雑誌名

      プラズマ・核融合学会誌 85

      ページ: 105-118

  • [雑誌論文] Numerical Matching Scheme for Linear Magnetohydrodynamic Stability Analysis2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Kagei
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research 3

      ページ: 039-1-039-5

    • 査読あり
  • [学会発表] MHD安定性解析における接続問題2009

    • 著者名/発表者名
      徳田伸二
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会
    • 発表場所
      東京、立教大学
    • 年月日
      2009-03-27
  • [学会発表] Development of gyrokinetic PIC code for MHD simulation2009

    • 著者名/発表者名
      H.Naitou, K.Ishida, K.Ishida, K.Kobayashi, M.Yagi, S.Tokuda
    • 学会等名
      第14回NEXT研究会
    • 発表場所
      京大会館、京都
    • 年月日
      2009-03-10
  • [学会発表] Global kinetic MHD simulation by the gyrokinetic PIC code2008

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Naitou
    • 学会等名
      7^<th> Burning Plasma Simulation Initiative Meeting
    • 発表場所
      RIAM, Kyushu University, Fukuoka
    • 年月日
      2008-12-19
  • [学会発表] MHD発展方程式及び固有値問題の数値接続法2008

    • 著者名/発表者名
      徳田伸二
    • 学会等名
      第25回プラズマ核融合学会年会
    • 発表場所
      宇都宮市、栃木県総合文化センター
    • 年月日
      2008-12-03
  • [学会発表] Global kinetic MHD simulation by the gyrokinetic PIC code2008

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Naitou
    • 学会等名
      2008 U. S. -Japan Workshop, Progress of Multi-Scale Simulation Models
    • 発表場所
      Hyatt Regency Dallas, Dallas, USA
    • 年月日
      2008-11-21
  • [学会発表] A New Matching Method for the Resistive Wall Mode Analysis of Rotating Plasmas2008

    • 著者名/発表者名
      J. Shiraishi
    • 学会等名
      50th Annual Meetings of the Division of Plasma Physics, APS
    • 発表場所
      Hyatt Regency Dallas, Dallas, USA
    • 年月日
      2008-11-21
  • [学会発表] Comparison of kinetic MHD simulation results between Gyrokinetic PIC and gyro-reduced-MHD codes2008

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Naitou
    • 学会等名
      50^<th> annual meeting of the division of Plasma Physics, APS
    • 発表場所
      Hyatt Regency Dallas, Dallas, USA
    • 年月日
      2008-11-17
  • [学会発表] A New Matching Scheme for Resistive Wall Mode Analysis2008

    • 著者名/発表者名
      S. Tokuda
    • 学会等名
      22^<nd> IAEA Fusion Energy Conference
    • 発表場所
      Geneva, Switzerland
    • 年月日
      2008-11-17
  • [学会発表] ポロイダルシア流がある場合の運動論的内部キングモードの安定性解析2008

    • 著者名/発表者名
      安達貴久
    • 学会等名
      平成20年度電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 発表場所
      鳥取市、鳥取大学
    • 年月日
      2008-10-25
  • [学会発表] ジャイロ運動論的粒子コードの並列化2008

    • 著者名/発表者名
      橋本啓樹
    • 学会等名
      平成20年度電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 発表場所
      鳥取市、鳥取大学
    • 年月日
      2008-10-25
  • [学会発表] MHD解析用ジャイロm勅諭的粒子コードにおける新しいアルゴリズムの検討2008

    • 著者名/発表者名
      小林健一
    • 学会等名
      平成20年度電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 発表場所
      鳥取市、鳥取大学
    • 年月日
      2008-10-25
  • [学会発表] Development and parallelization of Gyrokinetic PIC code for MHD simulation2008

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Naitou
    • 学会等名
      International Congress on Plasma Physics 2008
    • 発表場所
      Fukuoka, International Congress Center
    • 年月日
      2008-09-09
  • [学会発表] MHD発展方程式及び固有値問題における数値接続法2008

    • 著者名/発表者名
      徳田伸二
    • 学会等名
      第57回理論応用力学講演会
    • 発表場所
      東京、日本学術会議
    • 年月日
      2008-06-11

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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