Self-consistent simulation of torque generation by radial current due to fast particles

高速粒子が引き起こす径方向電流によるトルク生成の自己無撞着シミュレーション

本多 充; 滝塚 知典; 福山 淳*; 吉田 麻衣子; 小関 隆久

Honda, Mitsuru; Takizuka, Tomonori; Fukuyama, Atsushi*; Yoshida, Maiko; Ozeki, Takahisa

1次元多流体輸送コードTASK/TXを用いて、電荷分離によって生じる径方向電流トルクが駆動するトロイダル回転の生成について調べた。ドリフト運動の影響で、典型的には準垂直NBIによって捕捉イオンが生じ続けている限り電荷分離は生じ続ける。TASK/TXと軌道追跡モンテカルロコードOFMCを組合せることで、準垂直NBIによってバルクプラズマ中に生じた径方向電流によってトロイダル回転が駆動されることを再現した。水平ポートから入射したNBが、衝突減衰トルクとトルク両方の観点から最も効率よくトロイダル回転を駆動することをシミュレーションで明らかにした。高密度プラズマでは、トルクは衝突減衰トルクに取って代わり、回転の主要な駆動力となる。定常状態では、トロイダル回転速度はトルク,粘性,中性粒子との摩擦,荷電交換による運動量損失で決定されることがわかった。

The generation of the toroidal rotation due to the radial current torque induced by the charge separation is studied by using one-dimensional multi-fluid transport code TASK/TX. Owing to the effect of the drift motion, the charge separation occurs as long as trapped ions are generated, typically by near-perpendicular NBI. Coupling the TASK/TX code with the OFMC code, we have reproduced that the toroidal rotation is driven due to the generation of the radial current by the near-perpendicular NBI. The simulations has clarified that the NB on the equatorial plane drives the toroidal rotation most efficiently from the aspects of the collisional and torques. The torque becomes a major driver of the rotation in a high density plasma. In a steady state, the toroidal rotation is determined by the balance among the torque, the viscosity, the friction with neutrals and the loss of momentum due to charge exchange.