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論文

MINERVA; Ideal MHD stability code for toroidally rotating tokamak plasmas

相羽 信行; 徳田 伸二; 古川 勝*; Snyder, P. B.*; Chu, M. S.*

Computer Physics Communications, 180(8), p.1282 - 1304, 2009/08

 被引用回数:25 パーセンタイル:80.14(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

トカマクプラズマにおける線形理想MHD安定性に対するトロイダル回転の影響を調べるために新たな数値安定性解析コードMINERVAを開発した。このコードは、Frieman-Rotenberg方程式を一般化固有値問題のみならず初期値問題としても取り扱って解を求めることができる。このコードは並列化されており、これにより長波長及び短波長の理想モードの安定性を短時間で評価することが可能である。また、このコードの妥当性は複数のベンチマークテストにより確認された。さらに、このコードを用いて周辺MHD安定性に対するトロイダル回転の影響を解析した結果、トロイダル回転は長・短波長の周辺局在MHDモードを不安定化させるが、周辺回転シアは長・中波長のMHDモードは不安定化させる一方、短波長のMHDモードは安定化させることを明らかにした。

論文

Numerical method for the stability analysis of ideal MHD modes with a wide range of toroidal mode numbers in tokamaks

相羽 信行; 徳田 伸二; 藤田 隆明; 小関 隆久; Chu, M. S.*; Snyder, P. B.*; Wilson, H. R.*

Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.010_1 - 010_8, 2007/04

本研究では、Newcomb方程式に基づいた物理モデルと理想MHDモデルを併用した解析手法を開発し、ELM現象の実験計測結果との比較及び統合シミュレーションによるELM現象の物理解析や、ELMの発生によるダイバータへの熱負荷の影響が大きい大型トカマク装置の設計で求められるMHD安定性解析を可能にした。本稿においては、今回開発した2つの物理モデルの併用による解析手法の詳細、及び拡張されたMARG2Dコードと欧米において開発された低$$n$$モード解析コードDCON、及び高$$n$$モード解析コードELITEとの国際ベンチマークテストにおいて良い一致が得られた結果を述べる。また、改修が予定されているJT-60における理想MHDモードの安定性について、特にピーリング・バルーニングモードの安定性に対する解析結果を中心に報告する。

論文

Critical $$beta$$ analyses with ferromagnetic and plasma rotation effects and wall geometry for a high $$beta$$ steady state tokamak

栗田 源一; Bialek, J.*; 津田 孝; 安積 正史*; 石田 真一; Navratil, G. A.*; 櫻井 真治; 玉井 広史; 松川 誠; 小関 隆久; et al.

Nuclear Fusion, 46(2), p.383 - 390, 2006/02

 被引用回数:9 パーセンタイル:33.28(Physics, Fluids & Plasmas)

限界ベータの値は、アスペクト比が3のトカマクでは、$$mu$$/$$mu$$$$_{0}$$$$sim$$2, $$mu$$$$mu$$$$_{0}$$は、各々強磁性体壁と真空の透磁率を表す、の強磁性の効果によって約8%減少することが示された。高アスペクト比のトカマクでは、観測されなかったトロイダル・プラズマ回転とプラズマ散逸の効果によってできる抵抗性壁モードに対する安定窓がアスペクト比が3のトカマクでは存在することが示された。安定窓に対する強磁性の効果もまた調べられた。VALENコードによる有限抵抗の安定化板と真空容器の形状を含めたNCT(国内重点化装置)プラズマの限界ベータ解析が始められ、安定化板の受動的安定化効果に対する結果が得られた。NCTプラズマの現状の設計案に対する真空容器及び能動的フィードバック制御の安定化効果を含んだ計算もまた行われた。

論文

Critical $$beta$$ analyses with ferromagnetic and plasma rotation effects and wall geometry for a high $$beta$$ steady state tokamak

栗田 源一; Bialek, J.*; 津田 孝; 安積 正史; 石田 真一; Navratil, G. A.*; 櫻井 真治; 玉井 広史; 松川 誠; 小関 隆久; et al.

IAEA-CN-116/FT/P7-7 (CD-ROM), 8 Pages, 2004/11

標準的なアスペクト比のトカマクに対して、比透磁率が2程度の強磁性体壁の効果によって限界ベータは約8%減少することが示された。高アスペクト比トカマクでは観測されなかったトロイダルプラズマ回転とプラズマ散逸の両方の効果によって開かれる安定窓の存在がアスペクト比3のトカマクで示された。それらに対する強磁性体壁の効果も調べられた。NCT(国内重点化トカマク)プラズマの有限抵抗を持った安定化板と真空容器の形状の効果を含んだVALENコードによる限界ベータ解析が始まり、安定化板の受動的安定化効果の結果が得られた。また、真空容器の安定化効果と能動的フィードバック制御の効果が、現状の設計のNCTプラズマに対して計算された。

口頭

エネルギー汎関数法による抵抗性壁モード解析

徳田 伸二; 白石 淳也*; Chu, M. S.*

no journal, , 

エネルギー汎関数法による抵抗性壁モード解析について報告する。抵抗性壁はプラズマを囲む薄い軸対称なシェルであるとする。解くべき問題はプラズマ中に発生するMHD揺動とシェルに誘起される渦電流との相互作用に関する連成問題となり、それを記述するラグランジアン(エネルギー汎関数)は、プラズマ表面における変位とシェルにおける磁場の法線成分に関する二次形式で表される。本講演ではNewcomb方程式を解くコードMARG2Dを利用する方法について報告する。

口頭

エネルギー汎関数法に基づく抵抗性壁モード解析コードの開発

白石 淳也; 徳田 伸二; 相羽 信行; Chu, M. S.*

no journal, , 

高性能定常トカマクの研究開発において、MHD摂動と安定化板等の外部系とが相互作用する現象,抵抗性壁モード(RWM: Resistive Wall Mode)の解析が急務な課題となっている。本研究では、理想MHD安定性解析コードMARG2Dを拡張し、RWM解析コード(RWMaC: RWM analysis Code)を開発した。RWMaCでは、RWMが成長する時間スケールはMHD時間スケールより十分小さいと仮定し、慣性は無視している。このとき、RWMの安定性はエネルギー汎関数を用いて解析することができる本研究では真空領域及び抵抗壁を解析するモジュールを開発し、MARG2Dに組み込んでRWMaCを開発した。不安定なRWMによって抵抗性壁上に誘起される渦電流パターンがNMA(Normal Mode Approach)コードの結果と一致することを確かめた。また、RWM成長率の壁位置依存性を調べ、NMAとのベンチマークに成功した。RWMaCにより、プラズマ内部のモード構造解析が可能となる。RWMaCの数理的基礎,数値計算の詳細について発表する。

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