Benchmark test of drift-kinetic and gyrokinetic codes through neoclassical transport simulations

新古典輸送シミュレーションによるドリフト運動論的及びジャイロ運動論的コードのベンチマークテスト

佐竹 真介*; 井戸村 泰宏   ; 洲鎌 英雄*; 渡邉 智彦*

Satake, Shinsuke*; Idomura, Yasuhiro; Sugama, Hideo*; Watanabe, Tomohiko*

ドリフト運動論方程式とジャイロ運動論方程式をトロイダルプラズマにおいて解析する2つのシミュレーションコードに対して新古典輸送の計算結果の比較によるベンチマークを行った。トカマク配位においては、新古典熱流束、及び、平行平均流を径電場と温度勾配に関係づける力の釣り合いの式を2つのコードで比較し、さらにそれらを局所新古典輸送理論とも比較した。この結果、2つのコードの計算結果は広範なプラズマ衝突度パラメータ領域において非常によく一致し、また、理論評価とも一致することを確認した。径電場と粒子束の時間発展、及び、測地線モード周波数の径方向分布に関しても非常に良い一致が見られた。

Two simulation codes that solve the drift-kinetic or gyrokinetic equation in toroidal plasmas are benchmarked by comparing the simulation results of neoclassical transport. In a tokamak configuration, neoclassical radial heat flux and the force balance relation, which relates the parallel mean flow with radial electric field and temperature gradient, are compared between these two codes, and their results are also compared with the local neoclassical transport theory. It is found that the simulation results of the two codes coincide very well in a wide rage of plasma collisionality parameter and also agree with the theoretical estimations. The time evolution of radial electric field and particle flux, and the radial profile of the geodesic acoustic mode frequency also coincide very well.