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誘導される径方向電流トルクによるトロイダル回転の生成について調べる。ドリフト軌道効果を考慮すると、典型的には準垂直NBIによって捕捉イオンが供給される限り荷電分離は生じ続ける。TASK/TXコードと軌道追跡モンテカルロコードOFMCを組合せることで、径方向電流によって駆動されるトロイダル回転を再現し、準垂直NBIの垂直入射(ポロイダル)角を変化させることで、水平入射が最も効率よくトロイダル回転を駆動することを突き止めた。径方向電流トルクを活用することで、定常状態においてトロイダル回転が、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のバランスから決定されていることを明らかにした。

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. Taking account of the effect of the drift orbit, the charge separation occurs as long as trapped ions are generated, typically by near-perpendicular NBI. Coupling the TASK/TX code with the Orbit-Following Monte Carlo code OFMC, we have reproduced the toroidal rotation driven by the radial current by the near-perpendicular NBI with varying its vertical injection (poloidal) angle and clarified that the horizontal NBI drives the toroidal rotation most efficiently. By utilizing the radial current torque, we have elucidated that 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.