| 研究課題/領域番号 |
20K04056
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 |
|---|
研究代表者 |
簑島 敬 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(数理科学・先端技術研究開発センター), 副主任研究員 (00514811)
|
|---|
| 研究分担者 |
松本 洋介 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (20397475)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| キーワード | プラズマ粒子シミュレーション / ブラソフシミュレーション / 磁気リコネクション |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究は、宇宙プラズマにおける高エネルギーイオン加速問題に取り組むために、質量が軽く熱い電子の速度分布は連続体として、重くて冷たいイオンは粒子として扱い、大規模第一原理プラズマシミュレーションを実現する新しい数値計算手法を開発する。そして太陽地球圏のイオン加速現場である無衝突衝撃波や磁気リコネクションを想定した数値計算を実行して、これらの現象におけるイオン加速機構を明らかにすることが目的である。
令和四年度は、これまで開発してきた数値計算コードに関する論文の執筆、本計算コード特有の技術的課題に対する解決手法の開発、及びプロダクトランを行った。本計算コードで扱っている電子速度分布関数を連続体として解くブラソフコードでは、強い粒子加速や加熱が起きると、粒子が有限速度空間から失われて、質量・エネルギー保存に悪影響を及ぼすことがある。この問題を解決する直接的な手法は速度空間を広げることだが、単純に広げるだけでは計算規模がその3乗で増えてしまうため極めて非効率的である。そこで、広い速度空間を確保しつつ計算コストを抑える手法を開発し、問題が改善されることを確認した。
この手法を実装した二次元ブラソフシミュレーションコードを新たに開発し、磁気リコネクションの数値実験を実施した。この計算では特に衝突の有無がリコネクションの非線形発展に及ぼす影響を調べた。衝突が無い場合は、電流層で加速された粒子の非等方圧力が強いリコネクション電場を支えている一方で、衝突がある場合は、流体の慣性力が同程度のリコネクション電場を維持することが示唆された。計算結果を引き続き解析中である。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
令和四年度は研究代表者が10月から3月まで育児休業を取得したため、本研究課題の進捗状況はやや遅れている。
|
| 今後の研究の推進方策 |
現在執筆中の数値計算手法に関する論文を書き上げて、投稿する。
磁気リコネクションの数値計算結果の解析と、異なるパラメータを用いた数値実験を実施して、速いリコネクションを駆動する過程やそれに伴う粒子加速を調査する。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）数値計算結果の解析ソフトウェア購入および論文投稿料に充てる計画だったが、解析ソフトウェアに関しては既存の資産やオープンソースで間に合わせた。論文は現在執筆中で投稿に至っていない。
（使用計画）論文投稿料、国際研究集会参加費用、記録媒体購入費用に充てる。
|
