改良型多粒子衝突項を用いた不純物プラズマの新古典輸送解析

Numerical studies on neoclassical transport of impurity plasmas using improved multi-species collision operator

松岡 清吉* ; 洲鎌 英雄*; 井戸村 泰宏   

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

核融合プラズマにおける不純物イオンの衝突性輸送を精密に評価するためには衝突項の選択が重要となる。衝突性輸送解析においては、計算コスト削減の観点から線形化Fokker-Planck(FP)衝突項が用いられることが多く、その中でもSugama衝突項が広く使われている。しかし、近年、Sugama衝突項を用いた際に得られる摩擦係数は精密なFP衝突項とは数倍程度の差があり、熱拡散係数をはじめとした輸送係数の評価に誤差が生じることがわかっている。本研究では、大域的full-fジャイロ運動論コードGT5Dにおける多粒子衝突項を最近新たに提案された改良型Sugama衝突項へと拡張し、衝突性輸送の精度検証を実施した。

The choice of collision operator is important to precisely evaluate the collisional transport of impurity ions in fusion plasmas. In collisional transport analysis, linearized Fokker-Planck (FP) collision operators are often used to reduce computational cost, and the Sugama collision operator is widely used. Recently, however, it has been found that the friction coefficient obtained using the Sugama collision operator is a few times different from the precise FP collision operator, resulting in errors in the evaluation of transport coefficients such as the thermal diffusivity. In this study, the multi-particle collision operator in the global full-f gyrokinetic code GT5D is extended to the recently proposed improved Sugama collision operator, and its accuracy is verified regarding collisional transport.