イオン温度勾配駆動乱流における不純物輸送解析

Analyses of impurity transport in ion temperature gradient driven turbulence

井戸村 泰宏   ; Obrejan, K.

Idomura, Yasuhiro; Obrejan, K.

ジャイロ運動論的full-fオイラーコードGT5Dを多種イオン系に拡張した。高Z不純物とバルクイオンや電子の異種粒子衝突演算子は速度空間のマルチスケール問題となり、数値的取り扱いが難しくなる。この問題を解決するために、低エネルギー領域の衝突係数の発散を抑制するフィルタ関数と衝突演算子の陰解法ソルバを導入し、タングステンのような高Z不純物の解析を実現した。多種イオン系の新古典輸送の検証結果を示すとともに、非線形乱流計算における不純物輸送特性を議論する。

A gyrokinetic full-f Eulerian code GT5D is extended for multiple ion species. Multi-species collision operators between high Z impurities and bulk ions or electrons become multi-scale problems in velocity space, and thus, are numerically difficult problems. This issue is resolved by introducing a filter to suppress the divergence of collisional coefficients at lower energy and an implicit collision operator, and analyses of high Z impurities such as tungsten are realized. We present verification results on neoclassical transport with multiple ion species, and discuss impurity transport properties in nonlinear turbulence simulations.