2005 Fiscal Year Annual Research Report
核融合プラズマの乱流輸送と帯状流の相互作用と制御に関する理論・シミュレーション研究
Project/Area Number |
05F05732
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
岸本 泰明 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ANDERSON Johan Eri 京都大学, エネルギー科学研究科, 外国人特別研究員
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Keywords | トカマク乱流輸送 / 微視的不安定性 / イオン温度勾配モード / 帯状流 / 非線形相互作用 / 変調不安定性 / 平衡プラズマ平均流 / wave-kinetic方程式 |
Research Abstract |
本研究課題は、輸送障壁を中心した近年のトカマクを中心とした磁場閉じ込めの核融合プラズマにおいて観測される閉じ込め改善現象の背後にある物理機構を、先進的な乱流輸送理論、粒子あるいは流体モデルに基づくシミュレーションにより解明する。特に、ミクロスケールの静電的な揺らぎとマクロな磁場揺動を伴う揺らぎなど、時空間スケールの異なる揺らぎ間の非線形相互作用が輸送障壁の形成条件に重要な役割を果たしているとの着想に基づいて現象を整理・検討し、核融合プラズマの輸送制御の理論的指針を得ることを目指する。 本年度は、異なった揺らぎ間の相互作用例として、連続的な乱流スペクトル形状を扱うことができるwave-kinetic方程式に基づく理論モデルを導入することによって、装置サイズのマクロな平均流が、ミクロなイオン温度勾配(ITG)モード乱流による帯状流生成に与える影響を解析した。その結果、外部平均流は、ITG乱流駆動の帯状流生成を抑制する働きがあることを見出すとともに、外部流の振幅および波数に対する抑制効果の依存性などについて明らかにした。また、抑制の物理機構についても考察を行い、外部流の導入による帯状流の実周波数が重要な役割を果たしていることを明らかにした。また、このwave-kinetic方程式に基づく解析と、これまで京都大学/日本原子力研究開発機構などで当該研究代表者(岸本)等が進めてきた、コヒーレントなモード間結合による変調不安定性解析と比較検討を行い、両者が定性的に類似の結果を与えることを明らかにした。 さらに本理論モデルを、捕捉電子効果を取り入れたモデルに拡張し、非断熱的な挙動を示す捕捉電子がITGモード乱流による帯状流生成および外部平均流が同帯状流生成率に与える影響に関しても解析を進めた。今後これらの理論解析を、シミュレーションによって検証していく予定である。
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Research Products
(2 results)