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Exploring phase space turbulence in magnetic fusion plasmas

磁場核融合プラズマにおける位相空間乱流の研究

渡邉 智彦*; 井戸村 泰宏; 前山 伸也; 仲田 資季; 洲鎌 英雄*; 沼波 政倫*; 石澤 明宏*

Watanabe, Tomohiko*; Idomura, Yasuhiro; Maeyama, Shinya; Nakata, Motoki; Sugama, Hideo*; Nunami, Masanori*; Ishizawa, Akihiro*

配位空間と速度空間を含む位相空間において分布関数と電磁場の揺らぎを伴うプラズマ乱流が発展する。磁場核融合プラズマにおける分布関数の詳細構造を超並列計算機上で実行されるジャイロ運動論シミュレーションによって明らかにした。ドリフト波乱流のジャイロ運動論シミュレーションによって位相空間におけるエントロピー移送、ヘリカル磁場による帯状流の増大と輸送低減を示した。最先端の高性能数値計算をイオンスケールと電子スケールを含むマルチスケール乱流シミュレーション、および、ITER規模の大域的乱流輸送シミュレーションに適用した。

Plasma turbulence accompanied with fluctuations of the distribution function and the electromagnetic fields develops on the phase space composed of the configuration space and the velocity space. Detailed structures of the distribution function in magnetic fusion plasmas are investigated by means of gyrokinetic simulations performed on massively parallel supercomputers. The gyrokinetic simulations of drift wave turbulence have demonstrated entropy transfer in the phase space, zonal flow enhancement by helical fields and the resultant transport reduction. The state-of-the-art high performance computing is utilized for a multi- scale turbulence simulation covering ion- and electron-scales and for a global-scale simulation of turbulent transport in a sub-ITER sized plasma.

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