Progress of full-f gyrokinetic simulation toward reactor relevant numerical experiments

核融合炉の数値実験に向けたfull-fジャイロ運動論シミュレーションの進展

井戸村 泰宏   ; 仲田 資季; Jolliet, S.*

Idomura, Yasuhiro; Nakata, Motoki; Jolliet, S.*

Full-fジャイロ運動論シミュレーションは乱流輸送と分布形成の両方を実験と同様の一定の加熱、運動量、および、粒子入力条件のもとで計算する。シミュレーションの時間スケールがエネルギー、運動量、および、粒子のバランス条件を成立するのに十分長ければ、この手法はプラズマ分布を決定することができる。近年のペタスケール計算機によってそのような長時間スケールシミュレーションが可能となり、full-fジャイロ運動論シミュレーションが核融合炉の数値実験に適用されるようになった。本論文ではジャイロ運動論的full-fオイラーコードGT5Dの物理モデル、数値手法、および、精度検証についてまとめ、さらに乱流輸送のプラズマサイズおよび加熱パワーに関する輸送スケーリング研究に関する最近の応用事例を概説する。

Full-f gyrokinetic simulations compute both turbulent transport and profile formations under fixed power, momentum, and particle input as in experiments. This approach has the capability of dictating plasma profiles, provided that time scale of the simulation is long enough to establish power, momentum, and particle balance conditions. Recent Peta-scale supercomputers made such long time scale simulations feasible, and full-f gyrokinetic simulations are applied to reactor relevant numerical experiments. In this paper, physical models, numerical approaches, and accuracy issues of the gyrokinetic full-f Eulerian code GT5D are summarized, and then, its recent applications to the scaling studies of turbulent transport with respect to plasma size and heating power are reviewed.