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Simulation of LH transition in BOUT++ framework

BOUT++フレームワークによるLH遷移シミュレーション

瀬戸 春樹; Breyiannis, G.*; 矢木 雅敏; Dudson, B.*; Xu, X.*

Seto, Haruki; Breyiannis, G.*; Yagi, Masatoshi; Dudson, B.*; Xu, X.*

二場(渦度、圧力)の簡約化MHDモデルで記述される静電抵抗性バルーニングモード乱流、熱流の動的平衡から決定される圧力分布、ポロイダル回転の効果を取り入れたイオン種の力の釣り合いを記述するポロイダルダンプ項を基にした、LH遷移の第一原理シミュレーションが近年複数の研究者グループによって報告されている。本研究では上記の枠組におけるLH遷移シミュレーションの実績がある非線形三次元MHD/乱流コードBOUT++を用いて、三場(渦度、圧力、平行ベクトルポテンシャル)の簡約化MHDモデルによるLH遷移の第一原理シミュレーションの枠組を構築した。本研究における枠組では、LH遷移は電磁抵抗性バルーニングモード乱流、熱流の動的平衡から決定される圧力分布、ポロイダルダンプ項によって記述される。発表では、三場の簡約化MHDモデルによるLH遷移の第一原理シミュレーションに向けた予備計算として非線形シミュレーションを行い、ポロイダルダンプ項が電磁抵抗性バルーニングモードの成長率に与える影響を調査した。非線形シミュレーションから、ポロイダルダンプ項は電磁抵抗性バルーニングモード不安定性を安定化することを明らかにした。

In this study, we have developed a framework of the first principal simulation of the LH transition by 3field($$U$$, $$P$$, $$psi$$)-RMHD model in BOUT++ framework from those by 2field($$U$$, $$P$$)-RMHD model reported by several research groups recently, where $$U$$ is the vorticity, $$P$$ is the pressure and $$psi$$ is the parallel vector potential. In these LH transition simulation framework, LH transition is described by the resistive ballooning mode (RBM) turbulence, the pressure profile determined by the dynamic balance of the energy transport and the poloidal damping effect (PDE) describing the radial force balance of the ion species including the poloidal rotation effect. In this presentation, we investigated the impact of the PDE on the RBM turbulence by nonlinear simulations with 3field-RMHD model and found that the PDE suppresses the RBM turbulence as a preliminary step for a first principal simulation of LH transition with 3field RMHD model.

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