2006 Fiscal Year Annual Research Report
圧力駆動型モードによる巨視的構造変化に対する自発的ゾーナルフローの効果
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17560736
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
市口 勝治 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (90211739)
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| Keywords | 磁場閉じ込め核融合プラズマ / 非線型数値シミュレーション / 電磁流体力学(MHD) / 圧力駆動型モード / メルシエ条件 / マルチスケール手法 / 大型ヘリカル装置(LHD) / 自己組織化 |
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| Research Abstract |
今年度はまず、昨年度開発したマルチスケールシミュレーションスキームに改良を加えた。このスキームでは、摂動量と平衡量の両方についてベータ上昇の効果を含めることができる。昨年度の手法では、非線型ダイナミクスによって変形した圧力分布の磁気面平均部分を相似的に上昇させて平衡量の計算に繰り込むことで、摂動による平衡量へのフィードバックを考慮していた。ところが、この手法を大型ヘリカル装置の真空時機軸を内側にシフトさせた磁場配位に対して適用した結果、交換型モードの自己組織化により、実験で得られている圧力分布よりも磁気軸近傍において平坦な圧力分布が得られた。この違いは、ベータ上昇の際に圧力分布を相似的に上昇させたことによる。そこで、今回このスキームの改良を行い、ベータ上昇分の圧力分布として外部から固定した急峻な分布を与えることにした。その結果、磁気軸近傍で圧力勾配の大きな分布が得られることとなった。最終的に得られた圧力分布は、各共鳴面において局所的な平坦構造を持っており、それぞれの共鳴面でのメルシエ量はほぼ同じ値となっていることが得られた。このことから、それぞれの共鳴面においてベータ上昇による圧力勾配の増加と自己組織化による平坦化があるバランスを持って生じていることが示唆される。
次に、交換型モードにおける自発的流れに関する研究を行った。交換型モードの非線型飽和状態では、自発的にシアフローが生じる。このフローを精度よく計算するためには、粘性効果を含んだ状態での角運動量保存則が満たされるようにしなければならない。そこで、今年度では、簡単のために円柱配位を採用し、この自発的シアフローの計算を行った。その結果、全角運動量は渦度に対する特別な境界条件を課した場合においてのみ、精度よく計算できることがわかった。今後はトロイダル効果を含めた場合について、モデルを拡張する予定である。
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