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本研究はトーラス磁場閉じ込めプラズマにおける改善閉じ込め現象の物理的理解を目的とする。改善閉じ込めプラズマ中の輸送を理解するには乱流が形成するメゾスケール構造の形成機構の理解が必要である。ドリフト波乱流の数値シミュレーションを行い、プラズマの微視的乱流が形成する乱流構造の形成機構と構造形成の選択則を研究した。本年度はまず磁化プラズマにおける乱流構造形成の素過程の理解を進めるために、円筒形直線型プラズマにおける抵抗性ドリフト波乱流のシミュレーション研究を行った。非線形結合過程の詳細な解析を行うことで、非線形飽和状態における帯状流やストリーマの形成とその3次元的な構造維持機構、帯状流の減衰力をパラメータとした両構造の選択的形成機構を明らかにした。さらにトーラスプラズマでの乱流へと研究を発展させるためにモデル方程式の検討を行った。交換型およびドリフト波不安定性が共存した3場簡約流体方程式へとコードを拡張した。ここで平均化法を用いてヘリカル磁場の導入を行った。このコードを用いて線形成長率を計算し、モードが不安定化するパラメータを調べた。また、これまで非線形項の計算にはモード結合テーブルを用いて3波結合の総和を求めていたが、フーリエ変換を用いて非線形項を実空間で計算することで計算の高速化を図った。513モードを含む計算で計算時間が1/2.8となる高速化が実現された。ヘリカルプラズマのような3次元的に磁場が分布する系での乱流構造と輸送障壁形成の機構を明らかにする基盤となる研究である。
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