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2023 年度 実績報告書

トーラス統合乱流診断システムを用いた乱流構造の形成および維持機構の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K03905
研究機関九州大学

研究代表者

糟谷 直宏  九州大学, 応用力学研究所, 教授 (20390635)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード乱流構造 / 磁場閉じ込め / トーラス / 数値診断 / 統合シミュレーション / プラズマ / 非線形相互作用
研究実績の概要

磁場閉じ込め核融合プラズマにおいてプラズマが自発的に形成する乱流構造は粒子・熱輸送を増加・抑制するので、閉じ込め改善のためにはその形成機構の理解が必要である。本研究ではトーラス形状磁化プラズマにおける多空間スケール揺動間の非線形相互作用を数値シミュレーションにより定量的に評価することができるシステムの構築およびそれを用いた解析を通じて、プラズマ乱流におけるメゾおよび巨視的構造形成機構の詳細を解き明かすことが目的である。そのためにトーラス統合乱流診断システムの開発を進めた。これは計算機空間での数値診断、すなわちプラズマの3次元シミュレーションデータを実際の磁場配位上に配置して、それに対して実験で行われる乱流計測を実際の観測条件を考慮して模擬することでの揺動データ解析を可能とするものである。オブジェクト指向プログラミングを適用することで多種の磁場閉じ込めプラズマ揺動診断に対応している。本年度は複雑な3次元形状をしたヘリカルプラズマに重イオンビームプローブ模擬および位相コントラストイメージング模擬を適用した結果をまとめ、国際学会にて報告した。さらにトーラスプラズマの3次元乱流シミュレーションを通じて大域的・動的な現象の物理的理解を進めるのも本研究の対象である。本年度は大域的簡約MHDコードを使用した密度勾配駆動の乱流粒子輸送過程についての論文をまとめるとともに、その非線形過程の数値診断から粒子流束が維持される機構を提示した。このようにトーラス統合乱流診断システムを実験比較プラットホームとして確立するための基盤整備を進め、それによる物理機構解明につなげることができた。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Analysis of Turbulent Particle Fluxes in Reduced MHD Simulation2023

    • 著者名/発表者名
      TODOROKI Haruhiko、KASUYA Naohiro、YAGI Masatoshi
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 18 ページ: 1203052~1203052

    • DOI

      10.1585/pfr.18.1203052

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 簡約化MHDコードを用いた密度バンプ存在下での乱流粒子流束解析2023

    • 著者名/発表者名
      轟晴彦, 糟谷直宏, 矢木雅敏
    • 学会等名
      第12回IFERC-CSC研究会
  • [学会発表] トーラス3次元計測とシミュレーションデータを用いた数値診断2023

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏,吉原稜,井戸毅,桑宮幸佑, 沼波政倫,佐竹真介,藤田慶二,西浦正樹
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] 簡約化MHDコードを用いた密度バンプ存在下での乱流粒子流束解析2023

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏, 轟晴彦, 宮本琉耶, 矢木雅敏
    • 学会等名
      プラズマシミュレータシンポジウム2023
  • [学会発表] Development of Integrated Turbulence Diagnostic Simulator and Its Application to Torus Device2023

    • 著者名/発表者名
      N. Kasuya, R. Yoshihara, T. Ido, M. Nunami, K. Tanaka, S. Satake, K. Fujita and M. Yagi
    • 学会等名
      29th IAEA Fusion Energy Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] トカマクプラズマにおける PCI を用いた密度揺動の実験計測シミュレーション2023

    • 著者名/発表者名
      桑宮幸佑,糟谷直宏,持永祥汰
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会九州・沖縄・山口支部第27回支部大会
  • [学会発表] トーラス内向き乱流粒子流束生成における非線形機構の評価2023

    • 著者名/発表者名
      宮本琉耶,糟谷直宏,矢木雅敏
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会九州・沖縄・山口支部第27回支部大会
  • [学会発表] Development of Integrated Turbulence Diagnostic Simulator and Its Application to Torus Device Measurements2023

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏,吉原稜,井戸毅,沼波政倫,田中謙治,佐竹真介,藤田慶二,矢木雅敏
    • 学会等名
      21st Burning Plasma Simulation Initiative Meeting
  • [学会発表] Simulation of PCI experimental diagnostic for density fluctuations in tokamak plasmas2023

    • 著者名/発表者名
      桑宮幸佑,糟谷直宏,持永祥汰
    • 学会等名
      21st Burning Plasma Simulation Initiative Meeting
  • [学会発表] Evaluation of nonlinear mechanism to induce inward turbulent particle fluxes in tokamaks2023

    • 著者名/発表者名
      宮本琉耶,糟谷直宏,矢木雅敏
    • 学会等名
      21st Burning Plasma Simulation Initiative Meeting

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公開日: 2024-12-25  

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