Nonlinear acceleration of the electron inertia-dominated magnetohydrodynamic modes due to electron parallel compressibility

松本 太郎; 内藤 裕志*; 徳田 伸二; 岸本 泰明

Physics of Plasmas, 12(9), p.092505_1 - 092505_7, 2005/09

https://doi.org/10.1063/1.2042167

磁気流体力学(MHD)不安定性の研究は、プラズマを閉じ込める磁気面の保持/再生にかかわる、トカマク炉心プラズマ研究の中心課題である。核融合プラズマの中心部のような高温になると電気抵抗が小さくなるとともに、むしろ電子慣性,有限ラーマ半径等の非衝突効果(運動論的効果)が磁気再結合過程に深くかかわる。本研究では、ジャイロ運動論的粒子モデルを用いた3次元シミュレーションにより、磁気再結合を伴うMHD不安定性に対する運動論的効果の解明を目的とした。電子慣性の特徴的長さは電子スキン長であるが、それと比較して磁気再結合にかかわる他の素過程の特性長(イオンラーマ半径,抵抗層の厚さ等)が小さい場合、キンクモードは主として電子慣性によって誘起されると考えられる。しかし、このような電子慣性が支配的な運動論的キンクモードに対して、磁力線方向の電子圧縮性がわずかに存在する場合は、磁気再結合点近傍の電流構造を非線形的にY型からX型に変化させる。それゆえ、線形成長過程において電子慣性により支配されていたモードは、非線形的に成長率を加速させ、ある一定以上の成長率に達して内部崩壊に至ることが明らかとなった。また、このような非線形加速は、DTM等の内部モードに共通して現れる現象であることも判明した。

核融合炉開発とMHD数値解析

徳田 伸二; 竹田 辰興

応用数理, 2(4), p.298 - 316, 1992/12

http://ci.nii.ac.jp/naid/110007390390

MHD(磁気流体力学)モデルにもとづく数値解析は制御核融合研究において、実験解析や装置のデザインの不可欠な手段として重要な役割をはたしている。この論文では核融合炉として最も有力な候補であるトカマクに閉込められたプラズマのMHD平衡と安定性の解析のためのモデルと数値的な手法について解説する。安定性については線形理想MHD系のスペクトル解析について詳しく述べるとともに、抵抗性MHD安定性問題についても簡単にふれる。物理的な結果よりもMHD系の特殊性を反映する数値解析上の問題点の解説に重点をおいた。

円環状プラズマの二流体二次元MHDモデルと数値計算

藤沢 武夫

JAERI-M 9944, 28 Pages, 1982/02

JAERI-M-9944.pdf:0.65MB

円環状プラズマの二流体二次元非線型MHDモデルを作成し、時間変化の数値計算を試みた。このモデルではプラズマ粒子電荷による電界を、また自己およひ相互電磁誘導効果を考慮している。プログラムの安定化を図るため、この電界を計算する場合には1より小さい安定化計算係数Cpを導入し、輸送項等の数値計算では簡単のためupstream-downstream差分法を用いている。数値計算例によると、プラズマ粒子の径方向平均輸送速度(または閉じ込め時間)はトカマク実験例に近い値を示す。しかし粒子のドリフト運動には報告されているような高次モードの明確な螺旋流は見られず、また磁気島も見られない。プラズマ密度や温度の高い領域で計算するためには、モデルの安定性、精度をさらに改善し、計算時間も短縮する必要がある。