Benchmark of neoclassical transport in a global full-f gyrokinetic simulations for stellarator plasmas

ステラレータプラズマにおける大域的full-fジャイロ運動論シミュレーションの新古典輸送ベンチマーク

松岡 清吉 ; 井戸村 泰宏   ; 佐竹 真介*

Matsuoka, Seikichi; Idomura, Yasuhiro; Satake, Shinsuke*

プラズマ輸送研究において、ジャイロ運動論方程式をスケール分離を仮定せずプラズマ全体について第一原理に基づいて解き進める大域的full-fシミュレーション手法が注目されている。本研究では、full-fジャイロ運動論コードGT5Dについて、複雑な3次元磁場形状をもつステラレータ型プラズマを取り扱うため、標準的な3次元磁場平衡構築コードであるVMEC磁場とのインターフェースを開発し、併せてGT5Dコードの差分計算手法の拡張を行った。開発したコードの妥当性検証を目的としてベンチマーク計算を行った結果、GT5Dが標準的な理論解析モデルや他の新古典輸送コードの結果をよく再現することを示した。

Global full-f gyrokinetic simulations, in which the gyrokinetic equation is solved based on the first principle without the scale separation with respect to the plasma distribution function, is attracting much attention in the plasma transport study. In this study, we extend a global full-f gyrokinetic simulation code, GT5D, to treat stellarator plasmas with complicated three-dimensiuonal magnetic field equilibria by developing a new interface code which incorporates the three-dimensional equilibria provided by a standard equilibrium code, VMEC, and by extending a finite difference scheme in GT5D. In order to obtain numerical verification of GT5D, we perform a series of benchmark simulations. It is successfully confirmed that GT5D well reproduces results of a theoretical analysis and another neoclassical transport code.