有限体積法コードによるトカマク外部MHDモードの解析

Simulation of external MHD modes in a tokamak by a finite volume method code

影井 康弘; 徳田 伸二; 岸本 泰明; 三好 隆博*

Kagei, Yasuhiro; Tokuda, Shinji; Kishimoto, Yasuaki; Miyoshi, Takahiro*

本発表では、初期値問題としての外部MHDモードの解析を目指して、講演者らが開発を進めている有限体積法に基づく3次元磁気流体(MHD)シミュレーションコードについて、計算手法の詳細と開発の現状について述べる。3次元MHDシミュレーションコード、"TGIF"は、圧縮性MHD方程式の時間積分を解いて、トカマクプラズマのMHD的振る舞いを解析するコードである。本コードの特長は、まず第一に、真空を高抵抗プラズマで擬似的に表現する「擬真空モデル」を使って、自由境界問題としてのMHDモードの時間発展を計算できることにある。また、そのような自由境界問題を取り扱うことに関連して、形状適合性に優れた非構造格子に対応したコードであるという特色を持つ。すなわち、擬真空モデルを用いた自由境界モードの計算では、プラズマ抵抗の時間発展を解いて、その分布によってプラズマ-擬真空の境界位置が定まることから、境界付近の高い空間解像度と優れた形状適合性が必要であり、本コードでは、三角形非構造格子による有限体積法を用いている。そこで、本発表では、まずこれらの計算モデルと手法を示し、次に、開発コードによるトカマク外部MHDモードのテスト計算の結果を議論する。また、機構の大型計算機による数百CPUの大規模並列計算(理論性能:数テラフロップス,実行性能:数百ギガフロップス)の性能測定結果についても報告を行う。

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