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2009 年度 実績報告書

ジャイロ流体モデルの拡張と検証

研究課題

研究課題/領域番号 21560861
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

洲鎌 英雄  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (80202125)

研究分担者 渡邉 智彦  核融合科学研究所, シミュレーション科学研究部, 教授 (30260053)
佐竹 真介  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教 (70390630)
キーワードジャイロ流体クロージャーモデル / ジャイロ運動論 / ゾーナルフロー / 衝突演算子
研究概要

無衝突過程での残留ゾーナルフローレベルは、乱流輸送の抑制に大きく寄与するため、ゾーナルフローに対するジャイロ流体モデルを構築する前に、ジャイロ運動論により正確に評価しておく必要がある。本年度において、ヘリカル系磁場配位と平衡電場に対する残留ゾーナルフローレベルの依存性を調べるためジャイロ運動論的シミュレーションを行い、理論予測との比較を行った。理論予測通りに、平衡電場の増加により、ヘリカルリップル捕捉粒子の径方向変位が減少すると、残留ゾーナルフローが増加することがシミュレーションにより確認された。
多種イオンからなるプラズマに対する新しい線形モデル衝突演算子を構築した。新たなモデル衝突線形演算子は、異種イオンが異なる温度を持つ場合に対しても、粒子・運動量・エネルギー保存を満たし、共役関係やボルツマンのH定理を満足する。この衝突線形演算子をジャイロ運動論的方程式に導入できる形に変形し、衝突性ジャイロ運動論的方程式とマクスウェル方程式に基づいて、乱流揺動に伴うエントロピー、電磁揺動エネルギー、粒子・熱の乱流輸送や衝突散逸の間に成立するジャイロ運動論的エントロピーバランス方程式を導いた。衝突効果を取り入れたジャイロ流体クロージャーモデルの構築を目指し、ゾーナルフローの時間発展に対する衝突の効果を調べるため、モデル衝突線形演算子を用いたジャイロ運動論的シミュレーションコードの開発に着手した。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2009

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Linearized model collision operators for multiple ion species plasmas and gyrokinetic entropy balance equations2009

    • 著者名/発表者名
      H.Sugama, T.-H.Watanabe, M.Nunami
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas 16

      ページ: 112503-1-16

    • 査読あり
  • [学会発表] Model collision operators for multiple ion species plasmas and gyrokinetic entropy balance equations2009

    • 著者名/発表者名
      洲鎌英雄
    • 学会等名
      19th International Toki Conference on Advanced Physics in Plasma and Fusion Research
    • 発表場所
      セラトピア土岐
    • 年月日
      2009-12-09
  • [学会発表] Gyrokinetic simulation of zonal flows in helical plasmas with equilibrium-scale radial electric field2009

    • 著者名/発表者名
      渡邉智彦
    • 学会等名
      19th International Told Conference on Advanced Physics in Plasma and Fusion Research
    • 発表場所
      セラトピア土岐
    • 年月日
      2009-12-09
  • [学会発表] Simulation study on configuration dependence of GAM in LHD plasmas2009

    • 著者名/発表者名
      佐竹真介
    • 学会等名
      19th International Toki Conference on Advanced Physics in Plasma and Fusion Research
    • 発表場所
      セラトピア土岐
    • 年月日
      2009-12-08
  • [学会発表] 線形衝突演算子とジャイロ運動論的エントロピーバランス2009

    • 著者名/発表者名
      洲鎌英雄
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第26回年会
    • 発表場所
      京都市国際交流会館
    • 年月日
      2009-12-04
  • [学会発表] ヘリカル系における巨視的径電場によるゾーナルフロー増大2009

    • 著者名/発表者名
      渡邉智彦
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第26回年会
    • 発表場所
      京都市国際交流会館
    • 年月日
      2009-12-01
  • [学会発表] Gyrokinetic theory and simulation of turbulent transport and zonal flows in toroidal plasmas2009

    • 著者名/発表者名
      洲鎌英雄
    • 学会等名
      2009 International Workshop on Frontiers In Space and Fusion Energy Sciences
    • 発表場所
      國立成功大学(台湾)
    • 年月日
      2009-11-30
  • [学会発表] Enhancement of Residual Zonal Flows in Helical Systems with Radial Electric Fields2009

    • 著者名/発表者名
      洲鎌英雄
    • 学会等名
      17th International Stellarator/Heliotron Workshop
    • 発表場所
      Rrinceton Plasma Physics Laboratoy(USA)
    • 年月日
      2009-10-12

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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