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2013 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, ヘリカル研究部, 教授 (80202125)

研究分担者 山岸 統  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (20413990)
渡邉 智彦  名古屋大学, 大学院理学研究科, 教授 (30260053)
佐竹 真介  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (70390630)
研究期間 (年度) 2009-04-01 – 2014-03-31
キーワードジャイロ流体 / ジャイロ運動論 / ゾーナルフロー
研究概要

トカマクにおけるイオン温度勾配乱流による乱流熱輸送の評価を正確かつ高速に行うため、Rosenbluth-Hinton 公式の残留ゾーナルフロー振幅を再現できるクロージャーモデルを取り入れたジャイロ流体シミュレーションコードの開発が進められた。また、ジャイロ中心の分布関数、乱流電磁場および、輸送時間スケールでゆっくりと時間変化する背景磁場の支配方程式系全てを変分原理から導くように拡張された Gyrokinetic Field Theory に基づき、軸対称な背景磁場により閉じ込められたプラズマの乱流状態における粒子・エネルギー・運動量の保存則が導かれた。さらに、導かれた粒子・エネルギー・運動量保存則のアンサンブル平均を取って得られる方程式系が、WKB近似を用いて得られる従来の粒子・エネルギー・運動量の輸送方程式系と、ジャイロ半径パラメーター展開におけるリーディングオーダーにおいて一致することが確かめられた。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Extended gyrokinetic field theory for time-dependent magnetic confinement fields2014

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

      Physics of Plasmas

      巻: 21 ページ: 012515-1-15

    • DOI

      10.1063/1.4863426

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation studies of the effect of E×B rotation on neoclassical toroidal viscosity in tokamaks with small magnetic perturbations2013

    • 著者名/発表者名
      S.Satake, J.-K.Park, H.Sugama, R. Kanno
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 53 ページ: 113033-1-10

    • DOI

      10.1088/0029-5515/53/11/113033

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A reduced model for ion temperature gradient turbulent transport in helical plasmas2013

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

      Physics of Plasmas

      巻: 20 ページ: 092307-1-6

    • DOI

      10.1063/1.4822337

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gyrokinetic turbulence simulations of high-beta tokamak and helical plasmas with full-kinetic and hybrid models2013

    • 著者名/発表者名
      A.Ishizawa, S.Maeyama, T.-H. Watanabe, H.Sugama, N. Nakajima
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 53 ページ: 053007-1-13

    • DOI

      10.1088/0029-5515/53/5/053007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relation among ITG Turbulence, Zonal Flows, and Transport in Helical Plasmas”, Plasma and Fusion Research2013

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

      Plasma and Fusion Research

      巻: 8 ページ: 1203019-1-3

    • DOI

      10.1585/pfr.8.1203019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conservation of energy and momentum in nonrelativistic plasmas2013

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

      Physics of Plasmas

      巻: 20 ページ: 024503-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4789869

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gyrokinetic simulations of entropy transfer in high ion temperature LHD plasmas2013

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

      Plasma Physics and Controlled Fusion

      巻: 55 ページ: 014017-1-6

    • DOI

      10.1088/0741-3335/55/1/014017

    • 査読あり
  • [学会発表] ジャイロ運動論による粒子・エネルギー・運動量の保存則の導出2014

    • 著者名/発表者名
      洲鎌英雄, 渡邉智彦, 沼波政倫
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] 流体モデルによるトカマクのITG乱流シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      山岸統, 洲鎌英雄
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Transport Processes and Entropy Productions in Helical Plasmas with ExB Flows2013

    • 著者名/発表者名
      H.Sugama, T.-H.Watanabe, M.Nunami
    • 学会等名
      23nd International Toki Conference, Large-scale Simulation and Fusion Science
    • 発表場所
      Toki, Japan
    • 年月日
      20131118-20131121
  • [学会発表] Flux-tube train model for toroidal plasma turbulence simulation2013

    • 著者名/発表者名
      T.-H.Watanabe, H.Sugama, A.Ishizawa, M.Nunami
    • 学会等名
      23nd International Toki Conference, Large-scale Simulation and Fusion Science
    • 発表場所
      Toki, Japan
    • 年月日
      20131118-20131121
  • [学会発表] 磁化プラズマ乱流の局所ジャイロ運動論的シミュレーション法の拡張2013

    • 著者名/発表者名
      渡邉智彦, 洲鎌英雄, 石澤明宏,沼波政倫
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      20130925-20130928
  • [学会発表] Multiscale Modeling of Transport Processes in Helical Systems with ExB Flows2013

    • 著者名/発表者名
      H.Sugama, T.-H.Watanabe, and M. Nunami
    • 学会等名
      Joint 19th ISHW and 16th IEA-RFP Workshop
    • 発表場所
      Padova, Italy
    • 年月日
      20130916-20
  • [図書] 日本物理学会誌, BUTSURI, Vol.68, No.52013

    • 著者名/発表者名
      洲鎌英雄, 渡邉智彦
    • 総ページ数
      296-304
    • 出版者
      日本物理学会

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公開日: 2015-05-28  

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