Full-fジャイロ運動論的シミュレーションのコード間ベンチマーク

Benchmark test of full-f gyrokinteic codes

朝比 祐一   ; 井戸村 泰宏   ; 伊奈 拓也; Garbet, X.*; Grandgirard, V.*; Latu, G.*

Asahi, Yuichi; Idomura, Yasuhiro; Ina, Takuya; Garbet, X.*; Grandgirard, V.*; Latu, G.*

Delta-fジャイロ運動論的シミュレーションと呼ばれる従来のプラズマ乱流シミュレーションでは、背景のプラズマと揺動のプラズマのスケール分離が仮定され揺動のプラズマの時間発展のみが計算された。これに対し、Full-fジャイロ運動論的シミュレーションでは、背景のプラズマと揺動のプラズマを第一原理的に同時に発展させるため、従来扱えなかった自己無頓着なプラズマ分布と乱流の相互作用という物理を扱うことができる。Delta-fジャイロ運動論的シミュレーションコードは多数存在し、コード間ベンチマークは盛んに行われてきた。それによって計算自体のロバスト性が確保されているが、Full-fシミュレーションにおいては、物理的複雑さゆえ、系統的なベンチマークは行われていない。発表では、機構および外部機関において独立に開発されたFull-fジャイロ運動論的シミュレーションコード間のベンチマークの進展状況および課題について論じる。

In the so-called delta-f gyrokinetic simulations, the scale separation between the equilibrium and fluctuation plasmas is assumed, and the time evolution is solved only for the fluctuation part. In contrast, in the full-f gyrokinetic simulations, both of the equilibrium and fluctuation plasmas are solved on the basis of the same first principle, where the self-consistent simulations for the equilibrium and fluctuation plasmas are possible. So far, there are a plenty number of cross-code benchmarks for delta-f gyrokinetic simulations, which helps to improve the robustness of the simulations. However, this is not the case for the full-f simulations since the complicated full-f physics makes benchmarks more difficult. In the presentation, we will show the progress of the full-f benchmarks and discuss the confronting issues.