Full-f gyrokinetic simulations of hydrogen isotope mixing phenomena

水素同位体混合現象のfull-fジャイロ運動論シミュレーション

井戸村 泰宏   

Idomura, Yasuhiro

トカマクプラズマにおける水素同位体混合現象をfull-fジャイロ運動論モデルを用いて解析した。JETでの水素同位体混合実験に基づき、重水素(D)ペレット入射前後のプラズマ分布を使用して数値実験を行った。入射前は、バルクHイオンの密度プロファイルは準定常状態に保たれるが、注入後は、バルクHイオンとペレットDイオンの密度プロファイルがエネルギー閉じ込め時間スケールで過渡的な緩和を示し、水素同位体混合を示唆する結果を示した。トロイダル角運動量のバランスは、水素同位体混合がトロイダル電場応力によって引き起こされていることを示した。

Hydrogen isotope mixing phenomena in tokamak plasmas are analyzed using a full-f gyrokinetic model. Numerical experiments based on the hydrogen isotope mixing experiment on JET are conducted using plasma profiles before and after deuterium (D) pellet injection into a hydrogen (H) plasma. Before the injection, the density profiles of bulk H ions are maintained in a quasi-steady state. However, after the injection, the density profiles of bulk H and pellet D ions exhibit transient relaxation on the energy confinement time scale, indicating hydrogen isotope mixing. The balance of toroidal angular momentum shows that hydrogen isotope mixing is driven by toroidal electric field stress.