３次元平衡配位における定量的なジャイロ運動論的乱流シミュレーション研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22760660
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 沼波 政倫 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (40397203)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: プラズマ・核融合 / ジャイロ運動論的シミュレーション / 乱流輸送 / ゾーナルフロー

研究概要

大型ヘリカル装置（ＬＨＤ）に代表される複雑な３次元構造を持つ磁場閉じ込めプラズマの乱流輸送に対して、定量的な理解を深めるため、ジャイロ運動論的乱流輸送シミュレーション研究を進めた。複雑な磁場の幾何情報を正確に導入したＧＫＶ－Ｘコードを開発し、ＬＨＤ高イオン温度プラズマに適用した。実験で観測された揺動分布とイオン温度勾配不安定性との関係を明らかにし、乱流輸送レベルや揺動スペクトルを非線形乱流シミュレーションにより再現することが出来た。さらに、線形解析に基づいた新しい簡約輸送モデルの構築も行った。

研究成果

• [雑誌論文] Extended gyrokinetic field theory for time-dependent magnetic confinement fields (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Sugama, T. -H. Watanabe and M. Nunami
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: Vol.21 ページ: 012515-1-15
  • DOI: 10.1063/1.4863426
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Reduced Model for Ion Temperature Gradient Turbulent Transport in Helical Plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: Masanori Nunami, Tomo-Hiko Watanabe, and Hideo Sugama
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: Vol.20 ページ: 092307-1 -6
  • DOI: 10.1063/1.4822337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conservation of energy and momentum in nonrelativistic plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideo Sugama, Tomo-Hiko Watanabe, and Masanori Nunami
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: Vol.20 ページ: 024503-1-4
  • DOI: 10.1063/1.4789869
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relation among ITG Turbulence, Zonal Flows, and Transport in Helical Plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: Masanori Nunami, Tomo-Hiko Watanabe, and Hideo Sugama
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol.8 ページ: 1203019-1-3
  • DOI: 10.1585/pfr.8.1203019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gyrokinetic simulations of entropy transfer in high ion temperature LHD plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: T. -H. Watanabe, H. Sugama, M. Nunami, K. Tanaka and M. Nakata
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 巻: Vol.55 ページ: 014017-1-6
  • DOI: 10.1088/0741-3335/55/1/014017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic Simulations of Neoclassical and Anomalous Transport Processes in Helical Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Hideo SUGAMA, Tomohiko WATANABE, Masanori NUNAMI, Shinsuke SATAKE, Seikichi MATSUOKA and Kenji TANAKA
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol.7 ページ: 2403094-1-9
  • DOI: 10.1585/pfr.7.2403094
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gyrokinetic turbulent transport simulation of a high ion temperature plasma in large helical device experiment (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, T. -H. Watanabe, H. Sugama, K. Tanaka
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: Vol.19 ページ: 042504-1-7
  • DOI: 10.1063/1.4704568
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasisymmetric toroidal plasmas with large mean flows (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sugama, T. -H. Watanabe, M. Nunami, S. Nishimura
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: Vol.18 ページ: 082505-1-11
  • DOI: 10.1063/1.3624483
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Equilibrium-Scale Radial Electric Fields on Zonal Flows and Turbulence in Helical Configurations (2011)
  • 著者名/発表者名: T. -H. Watanabe, H. Sugama, M. Nunami
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: Vol.51 ページ: 123003-1-10
  • DOI: 10.1088/0029-5515/51/12/123003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear Gyrokinetic Analyses of ITG Modes and Zonal Flows in LHD with High Ion Temperature (2011)
  • 著者名/発表者名: M. NUNAMI, T. -H. WATANABE, H. SUGAMA, K. TANAKA
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol.6 ページ: 1403001-1-8
  • DOI: 10.1585/pfr.6.1403001
  • 査読あり
• [学会発表] Modeling for ITG Turbulent Transport in Helical Plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami
  • 学会等名: Joint 19th ISHW and 16th IEA-RFP workshop
  • 発表場所: イタリア・パドヴァ
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] ヘリカル・プラズマにおけるイオン温度勾配乱流輸送 (2012)
  • 著者名/発表者名: 沼波政倫, 渡邉智彦, 洲鎌英雄
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第29回年会
  • 発表場所: 福岡県・春日市
  • 年月日: 2012-11-29
  • 招待講演
• [学会発表] Nonlinear Gyrokinetic Simulation for ITG Turbulent Transport in LHD Discharge (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, T.-H. Watanabe, H. Sugama and K. Tanaka
  • 学会等名: 18th International Stellarator / Heliotron Workshop
  • 発表場所: オーストラリア・キャンベラ
  • 年月日: 2012-02-02
• [学会発表] Gyrokinetic simulation study on ITG turbulent transport in LHD experiment (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, T.-H. Watanabe, H. Sugama and K. Tanaka
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: 石川県・金沢市
  • 年月日: 2011-11-25
  • 招待講演
• [学会発表] Gyrokinetic flux-tube code for comparison with experiment in non-axisymmetric systems and application to LHD discharge (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, T. -H. Watanabe, H. Sugama and K. Tanaka
  • 学会等名: 22nd International Conference on Numerical Simulation of Plasmas
  • 発表場所: アメリカ・ロングブランチ
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Gyrokinetic simulation study on ion temperature gradient modes and zonal flows in Large Helical Device experiments (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, T.-H. Watanabe, H. Sugama, K. Tanaka
  • 学会等名: 52nd Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: アメリカ・シカゴ
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] Effects of Three-Dimensional Geometry and Collisions on Zonal Flows and Ion Temperature Gradient Modes in Helical Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Nunami, T. -H. Watanabe, H. Sugama, K. Tanaka
  • 学会等名: 23rd IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: 韓国・大田
  • 年月日: 2010-10-03