| 研究課題/領域番号 |
20K14448
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
瀬戸 春樹 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所研究所 核融合炉システム研究開発部, 主任研究員 (90733692)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 境界層プラズマ / プラズマ乱流 / 核融合プラズマ / 簡約化Braginskiiモデル / 数値シミュレーション / 統合コード / 非線形計算 |
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| 研究実績の概要 |
令和２年度に開発した周辺MHD乱流数値計算コードBOUT++において長波長（低トロイダルモード数）の流れを取り扱うための数値手法（フルート近似を行わないポアソンソルバーおよび対応するラプラシアン演算子）と従来のBOUT++で採用されている短波長の流れを取り扱うための数値手法（フルート近似を行ったポアソンソルバーおよび対応するラプラシアン演算子）と結合したハイブリッド手法を構築した。
従来のBOUT++では数値計算的不安定から計算が困難であった、トーラスの大円方向全体を計算領域とする全円環トーラス乱流シミュレーションが、本課題で開発したハイブリッド手法を用いることで可能であることを円形断面平衡およびダイバータ配位平衡の計算で確認した。ここで、ダイバータ配位の計算は考案した数値手法による数値安定性の向上を確認するために実施したものであり、ダイバータ物理を記述するスクレープオフ層（SOL)・ダイバータの物理モデルは導入されていない。現在は、円形断面平衡の数値計算結果を取りまとめた投稿論文の準備を進めている。
ダイバータ熱負荷の数値計算に必要となるSOL・ダイバータ物理を導入した簡約化Braginskiiモデルに基づく乱流コード開発に関しては中国科学院プラズマ物理研究所（ASIPP）（日中協力事業）、及び米国ローレンスリバモア国立研究所（LLNL）（JIFT事業)から簡約化Braginskiiモデルに基づくBOUT++の乱流計算モジュールの提供を受け、共同研究として実施している。令和３年度は本課題で開発したハイブリッド手法を乱流計算モジュールに移植するためのコード整備を行った。ダイバータ配位での乱流計算を実施するにあたり、詳細な問題設定を議論するためにASIPPとLLNLに出張する予定であったがコロナ禍による渡航制限のため計画を延期して令和４年度の実施となった。
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| 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
新型コロナウイルス感染症による渡航制限により、ダイバータ配位の乱流計算における問題設定の議論するための出張（中国：ASIPP及び米国：LLNL)が延期となった。代替として定期的にTV会議による議論の場を設けているが、対面での議論と比べて浅い内容となり想定以上に時間掛かっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
ASIPPとの日中協力事業およびLLNLとのJIFT事業を令和4年度も延長し、簡約化Braginskii乱流計算モジュールによるダイバータ熱負荷シミュレーションに向けた研究を継続する。一方で、本課題で行ったBOUT++コードの長波長モードの取り扱いの改善によって、フルート近似が長波長のプラズマ不安定性に無視できない影響を与えうることがわかった。長波長モードの正確な評価はコア領域からSOL・ダイバータ領域への粒子・熱の突発的な放出を議論する上で重要であるため、乱流コード開発と合わせてフルート近似が長波長モードに与える影響の検証を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナウイルス感染症による渡航制限により、当初予定していたASIPP及びLLNLへの出張が令和４年度以降に延期となったため。また、成果報告のために参加した学会とワークショップに関してもオンライン開催となり計上していた旅費に未使用分が発生したため、大量の次年度使用額が発生した。
次年度使用額は令和４年度にASIPP及びLLNLを訪問するための旅費として使用する。
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