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本多 充; 滝塚 知典; 福山 淳*; 小関 隆久
no journal, ,
プラズマ回転と径電場を自己無撞着に解析することができる、一次元輸送コードTASK/TXを開発している。TASK/TXは準トロイダル座標系における二流体方程式をマクスウェル方程式,ビーム減速方程式,中性粒子拡散方程式と組合せた方程式系からなっており、線形補間要素を用いた有限要素法で解いている。JT-60Uではトロイダル磁場リップルによる高速ビームイオンの損失によって、中性粒子ビームを順方向に入射した場合でも周辺部でプラズマが逆方向に回転する現象が確認されている。この現象を再現するために、リップル損失モデルをコードに取り入れ計算を行った。その結果、実験で観測されている分布を良く再現することができ、トロイダル回転分布を決定しているのはリップルに捕われたビームイオンの直接の損失ではなく、リップルイオンの輸送現象であることがわかった。
滝塚 知典; 清水 勝宏; 川島 寿人
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現在JT-60Uの次期装置として計画されているJT-60SA及び将来の原型炉SlimCSにおけるダイバータの性能に関して、ダイバータ統合コードSONICを用いて予測シミュレーションを行った。高密度運転や不純物導入による放射冷却の効果でダイバータを非接触プラズマにできることを示した。そのときのダイバータ板への熱負荷はJT-60SAについては許容基準以下になることがわかった。しかし高熱出力のDEMO炉においては、熱負荷低減のためには、放射冷却をさらに増大する必要があることがわかった。シミュレーションにより排気効率を予測評価し、効果的な粒子制御のためには、ダイバータ形状の最適化が必要なことがわかった。
滝塚 知典; 大山 直幸; 細川 哲成*
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トカマクのHモードプラズマにおいて発生する周辺局在モードELMによりSOLプラズマ中に突発的に流出するELMの熱流について、先進的粒子コードPARASOLを用いたシミュレーション研究を行った。ELM熱流の伝播は電子熱伝播の早い時間スケールと音速伝播の遅い時間スケールに分けられる。トカマク中のELMは弱磁場側で発生するため、ELM熱流の源はダイバータ板間で非対称的に位置する。このELM非対称性により、熱流の伝播はダイバータ板までの距離に依存し、発生源に近いダイバータ板に大きな熱流ピークが速く到達する。しかし熱の到達量は、遠近にかかわらず2ダイバータ板でほぼ均等になる。非対称的ELM熱流に伴うSOL電流と非対称プラズマ対流の発生がこの均等化の原因であることが明らかになった。ELM熱流に半径方向の損失があるとき、非対称性はどのような影響を被るかを調べた。径方向損失は、ELM熱流源から遠いダイバータ板への熱到達量を減少させ、遠近2ダイバータ板の熱到達量を非均衡にする。
宮戸 直亮; 岸本 泰明; Li, J.*; 徳田 伸二
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トカマクプラズマ中の電磁的イオン温度勾配(ITG)乱流のグローバル流体シミュレーションを行い、電磁的ITG乱流による帯状磁場及び帯状流の生成を調べた。帯状磁場は低次の有理面でよく生成されることが知られている。今回の場合、安全係数qが2の有理面で最もよく生成される。しかし、偶数のトロイダルモードだけをとって計算した場合、q=1.5の有理面で最も強い帯状磁場が生成された。これは、偶数のトロイダルモードはq=1.5で共鳴するモードを含み、帯状磁場の生成に寄与するのに対し、奇数のトロイダルモードはq=1.5面において非共鳴なため帯状磁場を弱める方向に働くためである。一方、q=2はすべてのトロイダルモードが共鳴モードを持つので、トロイダルモードの取り方にはあまり影響されない。帯状流の生成については、静電的な場合と同様に、プラズマのほとんどのところで帯状流はレイノルズ応力により駆動され、geodesic transferが帯状流のエネルギーシンクになる。しかし、低次の有理面において、レイノルズ応力とgeodesic transferの寄与が逆転していることを発見した。
石井 康友; Smolyakov, A. I.*
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本研究では、回転プラズマ中で外部駆動された磁気島の非線形成長がプラズマパラメータに依存して、異なった成長特性を持つことを発見した。プラズマの回転速度と粘性値に依存して、外部揺動により形成される電流シートの共鳴面に対する空間位置が異なる。プラズマパラメータに依存して、アルフベン共鳴により形成される電流シートの中性面からの位置が変化する。本研究で、アルフベン共鳴による電流シート分布の粘性値依存性を調べたところ、高粘性領域では中性面に単一ピークを持つ一方、低粘性領域では内外のアルフベン共鳴面にピークを持つことがわかった。このような電流シート分布の違いにより、プラズマ回転の減衰過程が異なるため、低粘性プラズマでは外部駆動磁気島の急激な成長に引き続き2次的磁気再結合が発生するが、高粘性プラズマでは急激な成長の後、直ちにRutherford-like領域で成長することがわかった。
小関 隆久
no journal, ,
燃焼プラズマにおける物理課題,DEMO炉設計に向けたシミュレーションの役割について、BA DEMO設計ワークショップにおける著者の発表をもとに述べる。自律性の高い燃焼プラズマ特性解明が重要課題であり、その制御法の開発に向けた統合コードの開発が必要となっている。このため、DEMO炉設計を見据えたときのシミュレーションの貢献,コード開発の方向性について議論する。