核融合プラズマ乱流のジャイロ運動論的シミュレーション,1; モデリングと計算手法

Gyrokinetic simulation of fusion plasma turbulence, 1; Modelling and numerical methods

井田 真人; 井戸村 泰宏   ; 徳田 伸二

Ida, Masato; Idomura, Yasuhiro; Tokuda, Shinji

3次元流体方程式のための保存型差分法を5次元運動論方程式に拡張し、核融合プラズマ乱流のための新しい数値計算コードを開発した。本コードで用いられる理論モデルはジャイロ運動論的方程式であり、また離散化式は、従属変数のみならずその二乗量をも保存することで知られる森西スキームに基づくものである。ITG乱流を例題としたテストにより、本コードの持つ幾つかの優れた特性が明らかになった。例えば、本コードの全エネルギー保存誤差は既存のコードと比べて1/10以下である。この結果は将来の開放系・衝突系への拡張に道を拓くものである。

A numerical code for fusion plasma turbulence has been developed based on a conservative finite difference method for neutral fluids. The theoretical model used in the code is the gyrokinetic equation, and the present finite difference formula is based on the one proposed by Morinishi, which is known to conserve not only the dependent variable but also its squared value. Numerical tests based on ITG turbulence simulations have demonstrated excellent properties of the present code. The conservation error in total energy of the present code, for example, is more than ten times smaller than that of existing codes.