Local gyrokinetic Vlasov simulations with realistic tokamak MHD equilibria

実トカマクMHD平衡を用いた局所ジャイロ運動論的ヴラソフシミュレーション

仲田 資季; 松山 顕之; 相羽 信行; 前山 伸也; 沼波 政倫*; 渡邉 智彦*

Nakata, Motoki; Matsuyama, Akinobu; Aiba, Nobuyuki; Maeyama, Shinya; Nunami, Masanori*; Watanabe, Tomohiko*

局所ジャイロ運動論乱流シミュレーションコードGKVへ、MHD平衡コードMEUDASから計算される実トカマクMHD平衡データが新たに組み込まれた。拡張されたコードは他の計算コードとのベンチマークテストにより実装の健全性検証が行われ、ITG不安定性の分散関係の良い一致が確認された。さらに、本コードを用いて、JT-60SAトカマク装置で期待されている2種類のプラズマ平衡[ITER-like平衡およびHighly-shaped平衡]に対するITG不安定性解析および残留ゾーナルフロー解析を実施した。計算結果の詳細な比較により、ITER-like平衡に比べHighly-shaped平衡の方が、相対的に低いITG不安定性成長率と高い残留ゾーナルフローレベルを示すことが明らかとなり、より高い安定性特性を示すことが確認された。

A local gyrokinetic Vlasov simulation code GKV is extended to incorporate realistic tokamak equilibria including up-down asymmetry, which are produced by a free-boundary 2D Grad-Shafranov equation solver MEUDAS. The developed codes have been verified by a cross-code benchmark test using Cyclone-base-case like MHD equilibrium, where good agreement in the dispersion relation of ion temperature gradient (ITG) driven mode has been confirmed. The extended GKV is applied to two types of shaped plasmas expected in JT-60SA tokamak devices, i.e., ITER-like and highly-shaped plasmas, and ITG-mode stability and residual zonal-flow level are investigated. Through the detailed comparisons, more favorable stability properties against the ITG mode are revealed for the highly-shaped case, where the lower ITG-mode growth rate and higher residual zonal-flow levels compared to the ITER-like case are identified.