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論文

Electron heat diffusivity in radially-bounded ergodic region of toroidal plasma

菅野 龍太郎*; 沼波 政倫*; 佐竹 真介*; 松岡 清吉; 高丸 尚教*

Nuclear Fusion, 58(1), p.016033_1 - 016033_7, 2018/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Fluids & Plasmas)

摂動磁場による磁気面の破壊を伴う乱れた磁場構造をもつトーラスプラズマ中の電子熱輸送について研究を行った。本論文では、摂動磁場に沿った粒子の平行方向軌道に起因する熱輸送が、捕捉粒子軌道の効果によって低減されることを明らかにした。

論文

Benchmark of the local drift-kinetic models for neoclassical transport simulation in helical plasmas

Huang, B.*; 佐竹 真介*; 菅野 龍太郎*; 洲鎌 英雄*; 松岡 清吉

Physics of Plasmas, 24(2), p.022503_1 - 022503_19, 2017/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:49.29(Physics, Fluids & Plasmas)

プラズマ中の衝突性輸送(新古典輸送)を記述するドリフト運動論方程式に関して、近年、ゼロ軌道幅(ZOW)モデルと呼ばれる新たな局所近似近似モデルが提案されている。本研究では、ZOWモデルに基づく新古典輸送評価の妥当性を検証することを目的として、典型的な3つのヘリカル型磁場配位LHD, HSX, W7-Xのプラズマについて、種々の近似モデルを用いた新古典輸送及び平行方向フローのベンチマーク計算を実施した。その結果、ZOWモデルによる新古典輸送は径電場が大きく粒子の$$Etimes B$$ドリフトが大きい時には従来型の近似モデルをほぼ再現することを示した。また、従来型近似モデルを用いた場合には、$$Etimes B$$ドリフトが小さく磁場ドリフトと同程度になった際に生じる非物理的な大きな新古典輸送が生じるが、このような非物理的な輸送の増大がZOWモデルでは生じないことも明らかになった。

論文

Development of a drift-kinetic simulation code for estimating collisional transport affected by RMPs and radial electric field

菅野 龍太郎*; 沼波 政倫*; 佐竹 真介*; 松岡 清吉; 高丸 尚教*

Contributions to Plasma Physics, 56(6-8), p.592 - 597, 2016/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:90.06(Physics, Fluids & Plasmas)

共鳴摂動磁場と径電場の効果を含む準定常状態の衝突性輸送を計算するための$$delta f$$法に基づくドリフト運動論コードを開発した。本論文では、コードの妥当性を複数のテスト問題によって確認した。その結果、径電場がない場合に磁力線のカオス的振る舞いによって強く影響を受ける電子輸送が、正の径電場によって低減されることを明らかにした。

論文

Radially local approximation of the drift kinetic equation

洲鎌 英雄*; 松岡 清吉; 佐竹 真介*; 菅野 龍太郎*

Physics of Plasmas, 23(4), p.042502_1 - 042502_11, 2016/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:72.89(Physics, Fluids & Plasmas)

ドリフト運動論方程式について、$$rm E times B$$及び磁気面に沿ったドリフトの両者を含む新たな径方向局所近似モデルを構築した。このモデルは保存系で表現されており定常解を得るための追加のソース項を必要としない為、数値計算に適したモデルとなっている。このモデルから得られる解は、準対称性を持つ磁場配位における性質として重要な、衝突性粒子輸送の両極性条件を満たす。また、逆に、両極性条件を故意に破るような近似モデルを考えた場合には、衝突性輸送によるエントロピー生成の正値性及び拡散係数のオンサーガー対称性が得られることを示した。

論文

国際核融合エネルギー研究センターの高性能計算機システムHeliosを利用した国内シミュレーション研究プロジェクトの進展

石澤 明宏*; 井戸村 泰宏; 今寺 賢志*; 糟谷 直宏*; 菅野 龍太郎*; 佐竹 真介*; 龍野 智哉*; 仲田 資季*; 沼波 政倫*; 前山 伸也*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 92(3), p.157 - 210, 2016/03

幅広いアプローチ協定に基づいて国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)の計算機シミュレーションセンター(CSC)に設置された高性能計算機システムHeliosは、2012年1月に運用を開始し、日欧の磁気核融合シミュレーション研究に供用され、高い利用率の実績を示すとともに、炉心プラズマ物理から炉材料・炉工学にわたる広い分野で多くの研究成果に貢献している。本プロジェクトレビューの目的は、国内の大学や研究機関においてHeliosを利用して進められているシミュレーション研究プロジェクトとその成果を一望するとともに、今後予想される研究の進展を紹介することである。はじめにIFERC-CSCの概要を示した後、各研究プロジェクト毎にその目的、用いられる計算手法、これまでの研究成果、そして今後必要とされる計算を紹介する。

口頭

粒子コードを用いた局所近似ドリフト運動論モデルによる新古典トロイダル粘性計算法

佐竹 真介*; 洲鎌 英雄*; 菅野 龍太郎*; 松岡 清吉; 井戸村 泰宏; Huang, B.*

no journal, , 

外部摂動磁場や誤差磁場によって完全な軸対称性が崩れたトカマクにおいて生じる新古典トロイダル粘性(NTV)は、摂動磁場が微弱であってもトロイダル回転分布に影響を与えるた め、その正確な評価方法が必要とされている。従来より、バウンス平均ドリフト運動論方程式を局所近似(径方向ドリフトを無視)して解析的数値的に解く手法が広く用いられてきた。しかし、近年、我々が開発した、$$delta f$$及びfull-$$f$$モデルに基づく大域的な運動論シミュレーションを用いた結果から、従来のバウンス平均理論モデルが予測するSuperbanana-plateau領域と呼ばれる新古典トロイダル粘性が衝突周波数に依存しない衝突周波数領域が大域的シミュレーションでは現れず、一方で、二つの大域的シミュレーションで得られるNTVの衝突周波数依存性はよく一致することが明らかになった。この、理論モデルと大域的シミュレーションの差異について、最近の研究でトロイダル歳差ドリフトの磁気シア依存性の理論モデルにおける取り扱いの不備が指摘されている。本発表では、局所近似した粒子シミュレーションを用いて、この歳差ドリフトの磁気シア依存性がNTV評価に与える影響を調べ、理論モデルと大域的シミュレーションにおけるNTV評価の不一致の原因について議論する。

口頭

複数の近似モデルに基づくドリフト運動論方程式を用いたヘリカルプラズマのブートストラップ電流計算の比較

Huang, B.*; 佐竹 真介*; 菅野 龍太郎*; 松岡 清吉

no journal, , 

トロイダルプラズマ中のブートストラップ電流、あるいは平行方向フローは新古典輸送理論によって記述される。最近の研究により、特に径方向に局所近似を施した(径方向ドリフトを完全に無視した)新古典輸送モデルは、その近似の程度によって分類されることが指摘されている。本研究では、三種類の近似モデルに基づく局所近似新古典輸送計算モデルを用いてLHD, HSX及びW7-Xのヘリカル・ステラレータプラズマについて平行方向フローのベンチマーク計算を実施した。その結果、低衝突度のLHDプラズマにおいては、径方向電場が弱い場合に、磁気面に沿った磁場ドリフトを持つモデルでは、他の近似モデルを用いた計算に比べて平行方向フローが大きく変化することが明らかになった。一方で、HSXやW7-Xでは磁場ドリフトの影響は弱く、平行方向フローは他の近似モデルを用いた解析結果とほぼ変わらないことを示した。

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