Influence of the normalised gyroradius on neoclassical transport in global gyrokinetic simulations using the code GT5D

GT5Dコードを用いた大域的ジャイロ運動論的シミュレーションにおける新古典輸送に対する規格化ジャイロ半径の影響

Obrejan, K.; 井戸村 泰宏   ; 本多 充*

Obrejan, K.; Idomura, Yasuhiro; Honda, Mitsuru*

プラズマ対向機器におけるタングステンの利用は重イオン不純物の炉心への蓄積による核融合プラズマの汚染をもたらす。重イオン不純物の輸送は新古典輸送と呼ばれる衝突性輸送によって評価されてきたが、最近の研究により大域的ジャイロ運動論的シミュレーションとHirshman-Sigmar (H-S)モーメント法と呼ばれる標準的な局所的理論の違いが示された。本研究ではジャイロ運動論的full-fオイラーコードGT5Dにおける改良型異種粒子線形フォッカー・プランク衝突演算子を用いてタングステンの新古典輸送についての系統的なベンチマークを行った。平坦な温度分布ではH-S法とのよい一致が得られたが、小型装置サイズでは温度勾配依存性はH-S法より弱いことがわかった。GT5DとH-S法の一致は現在の核融合実験装置を上回るITER規模の大型装置のみで得られた。

The use of tungsten in plasma facing components inevitably leads to the pollution of the fusion plasma by heavy impurities and their accumulation at the core. Although heavy impurity transport has been estimated by the neoclassical transport theory, recent studies exhibited differences between global gyrokinetic simulations and the Hirshman-Sigmar (HS) moment approach, a commonly employed local theory. We performed a thorough benchmark for neoclassical particle transport of various impurities using the newly upgraded multi-species linear Fokker-Plank collision operator of our gyrokinetic full-f Eulerian simulation code GT5D. While good agreement was obtained in the case of flat temperature profiles, the dependence on the temperature gradient was found to be much weaker than the H-S theory in small machine sizes. Good agreement between GT5D and the H-S theory was recovered only for the case of large machine sizes, similar to ITER but beyond that of most current fusion devices.