Neoclassical transport simulations with an improved model collision operator

改良型モデル衝突演算子による新古典輸送シミュレーション

松岡 清吉* ; 洲鎌 英雄*; 井戸村 泰宏   

Matsuoka, Seikichi*; Sugama, Hideo*; Idomura, Yasuhiro

線形ランダウ衝突演算子から得られる摩擦係数と流束の関係式を再現可能な洲鎌らの改良型モデル衝突演算子を大域的full-fジャイロ運動論シミュレーションコードGT5Dに新たに実装し、トカマクにおける単一イオン種プラズマの衝突性輸送シミュレーションを幅広い衝突度領域において実施した。摩擦係数と流束の関係式において高い精度が要求される高衝突度領域において、改良型演算子が理論的な衝突性熱拡散係数を正確に再現することを検証した。さらに、改良型演算子によって全ての衝突度領域において衝突性熱拡散係数と磁力線方向流れの係数をより高い精度で得ることにより、線形ランダウ衝突演算子によって記述される衝突過程が正しく保持されていることを実証した。

The improved model collision operator proposed by Sugama et al., which can recover the friction-flow relation of the linearized Landau collision operator, is newly implemented in a global full- f gyrokinetic simulation code, GT5D, and collisional transport simulations of a single ion species plasma in a tokamak are performed over the wide collisionality regime. The improved operator is verified to reproduce the theoretical collisional thermal diffusivity precisely in the high collisionality regime, where the friction-flow relation of higher accuracy is required than in the lower collisional regime. In addition, it is found in all collisionality regimes that the higher accuracy of the collisional thermal diffusivity and the parallel flow coefficient is obtained by the improved operator, demonstrating that collisional processes described by the linearized Landau collision operator is correctly retained.