大域的電磁ジャイロ運動論の構造保存アルゴリズム開発

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K14449
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分14020:核融合学関連
• 研究機関: 名古屋大学 (2023); 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (2020-2022)
• 研究代表者: 白戸 高志 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (10827520)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: プラズマ物理学 / 数値シミュレーション / 運動論

研究成果の概要

本課題では、炉心プラズマの運動論に関連した理論・シミュレーション研究を展開した。磁場閉じ込めプラズマのような長時間計算において温度などの基礎的な物理量を正確に記述することを目的として、エネルギーや運動量を厳密に保存する数値アルゴリズムの開発を行った。また、これと並行して、運動論シミュレーションで用いられる電磁場のモデルについて理論的に考察し、数値シミュレーションに適用しやすい新しい定式化を行い、理論と数値シミュレーション法の両面から研究を行った。

自由記述の分野

プラズマ物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

フュージョンプラズマにおける乱流輸送は、壁へのダメージの原因となる熱流束を決定づける要因の一つである。これを正確に予測できるシミュレーション手法の開発は、フュージョンエネルギーの実現化に大きく貢献しうるものである。また、プラズマは電磁場と相互作用するため、相互にエネルギーなどの交換が行われる。エネルギー収支を正しく記述するシミュレーションを実行するためには、支配方程式に対する数学的変形が必要不可欠であり、そのような変形を再現できる数値技法の開発は学術的に意義のあるものである。