Neoclassical transport benchmark of global full-f gyrokinetic simulation in stellarator configurations

ステラレータ平衡における大域的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*

プラズマ輸送シミュレーションにおいて、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く大域的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、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大域的full-fジャイロ運動論シミュレーションコードであるGT5Dに適用するため、GT5Dの差分計算手法の拡張、及び3次元磁場平衡構築コードVMECとのインターフェースの開発を行った。開発したコード群の妥当性検証を目的として輸送に関する標準的なベンチマーク計算を行った。その結果、GT5Dが局所理論解析モデルや他の大域的新古典輸送コードの結果とよく一致することを示した。

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 simulation studies. In this work, in order to apply a global full-f gyrokinetic simulation code GT5D to stellarator plasmas with complicated three-dimensional magnetic field configurations, we extend finite difference scheme of GT5D and develop a new interface code which incorporates the three-dimensional magnetic equilibria provided by a standard equilibrium code, VMEC. A series of benchmark calculations are carried out for the numerical verification of GT5D. It is successfully demonstrated that GT5D well reproduces results of a theoretical analysis and another global neoclassical transport code.