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三木 一弘
no journal, ,
核融合発電の実現にはH-modeの物理解明が必要である。H-modeに関してはそれを理解するだけではなく、制御することを議論しなければならない。L-H遷移の制御方法として考えられるのが、粒子入射をプラズマ端にパルスとして与えて、遷移を誘起する方法である。本発表では、LH遷移を再現する1次元のメゾスケールモデルを紹介し、その数値計算で粒子入射によって亜臨界加熱状態のL-modeプラズマでH-modeが誘起できたことを報告する。この粒子入射によるLH遷移を誘発型LH遷移と命名する。さらに低い加熱状態に単発の粒子入射を与えた場合、瞬間的にプラズマ乱流が抑制されるがH-modeは固定されない。しかし、乱流が抑制される時間よりも短い間隔で連続に粒子入射を与えると、乱流抑制は持続されるので、H-modeが継続された。これは超音速分子ビームをプラズマ端へ繰り返し入射すれば、低い加熱状態でもH-modeが持続できることを予測する。解析によって、この誘発型LH遷移において帯状流はLH遷移に対して本質的なトリガーではないことが示された。
松山 顕之; 矢木 雅敏; 影井 康弘
no journal, ,
ITERをはじめとする大型トカマク装置ではディスラプション中に発生する逃走電子によりプラズマ対向壁に損傷を与えることが懸念されており、逃走電子の発生機構の解明、対向壁へ及ぼす効果、緩和手法の研究が重要な課題とされている。本研究では、トカマクプラズマ中の逃走電子の3次元軌道を解析するために開発してきたETC-Relコードに新たに逃走電子の生成機構を実装し、逃走電子電流の形成過程や熱流束を評価するための拡張について報告する。講演では、相対論的フォッカープランク衝突項およびモンテカルロサンプリングによる発生項の導入と磁気面平均に基づく加速電場の自己無撞着な解法の実装について述べ、コードの検証に関する初期結果を示す。
宮戸 直亮
no journal, ,
Plasma turbulence in the tokamak edge and peripheral region plays an important role determining heat and particle fluxes towards the divertor plate. Reduction of the heat load to the divertor plate is a critical problem for realising the fusion reactor. However, various physical processes should be considered to evaluate the heat load accurately. To this end, a plasma turbulence code is being developed by the object-oriented programming language C. Use of C makes it easier to add physical elements step by step into the code. A fundamental class for data in 2-dimensional space perpendicular to an equilibrium magnetic field is constructed, which has several member functions such as the one calculating the Poisson brackets with Arakawa scheme. The 2D Kelvin-Helmholtz problem is considered as a test.
白石 淳也; 相羽 信行; 宮戸 直亮; 矢木 雅敏
no journal, ,
磁気流体力学(MHD: Magnetohydrodynamics)平衡におけるトロイダル回転の遠心力効果を考慮することにより、MHD安定性における回転の効果を自己無撞着に取り入れた。抵抗性壁モード(RWM: Resistive Wall Mode)の安定性に対する回転の効果を解析するために開発したコードMINERVA/RWMaCにより、トロイダル回転に伴う遠心力によるMHD平衡の変化が、幅広いベータ領域においてRWMの成長率を減少させること、安定化窓を大きくすることを初めて示した。加えて、トロイダル回転が線形ダイナミクスにのみ影響を与える場合には安定化窓が存在しない場合でも、平衡の変化により安定化窓が現れることを示した。回転による平衡分布の変化と固有関数の変化の効果を切り分けて解析することにより、RWM安定化は平衡変化に起因していることを示した。エネルギー収支を解析することにより、RWM安定化には、圧力分布と電流分布による不安定化エネルギーの減少が本質的であることを示した。
矢木 雅敏; 松山 顕之; 宮戸 直亮; 滝塚 知典*
no journal, ,
The transient plasma response for peripheral density source is investigated by using 4-field reduced MHD model. The cylindrical particle source with a small diameter is applied in the plasma edge region, just after the quasi-steady state of resistive ballooning turbulence is attained. The nonlocal transport appears at the location far from the edge source region. It is found that applying the particle source induces (0,0) and (1,0) modes of density fluctuations, where (m,n) indicates the set of poloidal mode number m and the toroidal mode number n. The source term directly transfers the energy into (1,0) mode in our simulation. The result indicates that two-dimensional transport in the poloidal plane plays a key role to describe the nonlocal transport, which is beyond the scope of one-dimensional integral flux closure model.
前山 伸也; 石澤 明宏*; 渡邉 智彦*; 仲田 資季; 井戸村 泰宏
no journal, ,
The normalized plasma pressure beta is one of the important parameters to the improvement of the magnetic plasma confinement. It is important to understand how the high-beta turbulence differs from the low-beta (or electrostatic) turbulence and to predict transport levels in the high-beta regime. We have applied the analysis of the entropy balance relation for each species to the kinetic-ballooning-mode-driven (KBM) turbulence in a high-beta regime. The results show that the entropy transfer from ions to electrons through the field-particle interactions and fine-scale generations by electrons are important mechanisms for the saturation of KBM turbulence, as well as the E
B nonlinearity.
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
Hモードプラズマにおけるトロイダル回転は閉じ込め性能に対して重要な役割を果たしており、径電場のシアを通じた乱流輸送の抑制による内部輸送障壁(ITB)の形成や、順方向のトロイダル回転時での周辺部の温度上昇による性能向上が示されている。一方で、JT-60Uにおいて、径電場シアの分布や周辺部の性能がトロイダル回転分布によってあまり変化していない放電で、順方向回転が電子のITB形成に寄与していることが報告されている。このITB形成は加熱では説明が困難なため、トロイダル回転が要因となるコア部の熱輸送の変化に関して1.5次元輸送コードTOPICSに導入されている輸送モデルを用いて解析を行った。ここではトロイダル回転の変化によって
シアの安定化効果が変わることで、熱輸送への影響を考慮している。しかし、今回用いた輸送モデルでは実験で観測された電子のITBを再現できず、トロイダル回転の違いによる熱輸送の変化は確認できなかった。一方、別の調査手法としてジャイロ運動論コードGS2を挙げ、GS2でもトロイダル回転と熱輸送の関係が解析可能であることを示した。