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Conservative global gyrokinetic toroidal full-$$f$$ 5D Vlasov simulation

保存型グローバルジャイロ運動論的トロイダルfull-$$f$$5次元ブラゾフシミュレーション

井戸村 泰宏  ; 徳田 伸二; 相羽 信行; 浦野 創

Idomura, Yasuhiro; Tokuda, Shinji; Aiba, Nobuyuki; Urano, Hajime

ジャイロ運動論と線形フォッカー・プランク演算子に基づいて新しいグローバルジャイロ運動論的トロイダルfull-$$f$$ブラゾフシミュレーションGT5Dを開発した。正磁気シアトカマクにおいて熱源駆動イオン温度勾配乱流シミュレーションを行い、乱流輸送と分布形成の発展を衝突時間に渡って追跡した。このシミュレーションの熱源のない領域では、かなりの熱フラックスが雪崩現象によって運ばれ、硬直性のある温度分布が維持されることを発見した。この領域では平衡径電場$$E_r$$は新古典レベルを大幅に上回り、そのシアは雪崩現象の伝搬と運動量フラックスの向きに強く影響する。$$E_r$$シアによる非拡散的な運動量フラックスが観測され、磁気軸付近に運動量入力がない状況でも有限の(自発的な)トロイダル回転が維持されることを発見した。

A new global gyrokinetic toroidal full-$$f$$ five dimensional Vlasov simulation GT5D is developed based on the gyrokinetic theory and the linear Fokker-Planck collision operator. In a normal shear tokamak, source driven ion temperature gradient turbulence simulations are performed, and turbulent transport and profile evolutions are evolved over a collision time. It is found that a significant part of the heat flux is carried by avalanches in source free regions, where stiff temperature profiles are sustained. In this region, the equilibrium radial electric field $$E_r$$ becomes significantly larger than the neoclassical level, and its shear strongly affects the directions of the avalanche propagation and the momentum flux. A non-diffusive momentum flux due to the $$E_r$$ shear is observed and non-zero (intrinsic) toroidal rotation is sustained without momentum input near the axis.

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