2023 年度研究成果報告書

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

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研究課題/領域番号	20K03905
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分14020:核融合学関連
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
研究成果の概要	磁場閉じ込め核融合プラズマで重要な役割を持つ乱流構造の3次元的空間競合機構と多スケール間非線形機構の定量的評価を行う統合乱流診断システムを構築した。これは3次元プラズマシミュレーションデータを用いて実際の乱流観測を模擬しながら物理機構の解析を行うものである。オブジェクト指向プログラミングにより実験室および大型装置プラズマの複数種の揺動計測を模擬できるようになった。そして、3次元的なトーラスプラズマ不安定性の競合現象や乱流がもたらす粒子輸送現象の解析を行うことで、非線形的な物理過程の解明につなげることができた。
自由記述の分野	プラズマ科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	磁場閉じ込め核融合プラズマは乱流状態にあり、その理解が高温・高密度プラズマの性能向上につながる。局所的な揺らぎだけでなく、装置サイズに及ぶ大域的な揺らぎも存在し役割解明が望まれている。本研究では乱流の局所・大域を含む全体構造をシミュレーションで提示し、解析するシステムを構築したもので、物理機構の解明に貢献する。さらに、シミュレーション空間内で実空間を再現したデジタルツイン上の解析ツールとして、実際のプラズマ現象理解への橋渡しの役割を果たす。