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宮戸 直亮; 岸本 泰明; Li, J.*
Journal of Plasma Physics, 72(6), p.821 - 824, 2006/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Physics, Fluids & Plasmas)反転磁気シアトカマク中の帯状流の振る舞い及びその乱流輸送に対する影響を、イオン温度勾配駆動乱流のグローバルシミュレーションにより調べた。安全係数を減らすと、安全係数最小の領域で帯状流が振動帯状流から静的帯状流に変化し、乱流輸送が効果的に抑制される。この結果は、安全係数最小の領域での帯状流の振る舞いの変化がイオンの輸送障壁形成の引き金を引いているかもしれないことを示す。
宮戸 直亮; 岸本 泰明; Li, J.*
Plasma Physics and Controlled Fusion, 48(5A), p.A335 - A340, 2006/05
被引用回数：26 パーセンタイル：64.76(Physics, Fluids & Plasmas)イオン温度勾配(ITG)駆動乱流などのドリフト波乱流と、乱流から非線形的に生成される帯状流がトカマクプラズマ中の異常輸送について、重要な役割を果たしていることはよく知られている。帯状流は乱流輸送を抑制し、輸送障壁形成のきっかけになりうる。トカマクプラズマで現れる帯状流には、低安全係数領域に現れる時間変動しない静的帯状流と、高安全係数領域に現れる振動帯状流の2種類ある。グローバルなITG乱流シミュレーションは、振動帯状流の周波数が、プラズマの小半径方向に連続的には変化せず、階段状に変化する、すなわち異なる半径において同一の周波数を持つことを示している。この非局所的な振舞いは
が小さくなれば弱くなると考えられる。ここで、
はイオンのラーモァ半径、
はプラズマの小半径である。そこで、グローバルランダウ流体ITGシミュレーションにより、の大きさが帯状流の非局所的振舞いに及ぼす影響を調べた。
宮戸 直亮; Li, J. Q.*; 岸本 泰明
Nuclear Fusion, 45(6), p.425 - 430, 2005/06
被引用回数：25 パーセンタイル：61.97(Physics, Fluids & Plasmas)グローバルランダウ流体コードを用いて、トカマクプラズマ中の電磁的イオン温度勾配駆動乱流-帯状モード系を調べた。トカマクプラズマにおいては、安全係数が低い領域で時間変動しない静的な帯状流が、安全係数が高い領域でgeodesic acoustic mode(GAM)と呼ばれる時間的に振動する帯状流が現れる。静的な帯状流は乱流輸送を効果的に抑制するが、振動帯状流は乱流輸送をあまり抑制しない。このため、静的帯状流が支配的となる低安全係数領域では帯状流が乱流を圧倒する。一方、高安全係数領域では、帯状流が振動するため、乱流は活発なままである。したがって、安全係数分布を制御し、帯状流の性質を変えることにより、乱流輸送を抑え、核融合プラズマの閉じ込めを改善できる可能性がある。
井戸村 泰宏; 岸本 泰明; 徳田 伸二
Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 29C, 4 Pages, 2005/00
ジャイロ運動論シミュレーションはトカマクの乱流輸送を研究するうえで必要不可欠なツールとなっている。
PICコードあるいは粒子法は標準的な手法となってきたが、現実的な長時間の乱流シミュレーションにおいて重要となる熱源や衝突といった非保存系の効果の実装が難しい。一方、Vlasovコードあるいは格子法はこういった点でより柔軟な拡張性がある。本研究では新しいジャイロ運動論的Vlasovコードを最近の先進的なCFDスキームの一つであるCIP法を用いて開発した。ITG乱流シミュレーションにおいてジャイロ運動論的PIC/CIPコードの数値特性及び計算コストを比較した。
宮戸 直亮; 岸本 泰明; Li, J.
Physics of Plasmas, 11(12), p.5557 - 5564, 2004/12
被引用回数：116 パーセンタイル：95.02(Physics, Fluids & Plasmas)トカマクプラズマ中の電磁的イオン温度勾配駆動乱流-帯状流結合系を、グローバル電磁ランダウ流体コードを用いて調べた。帯状流の振る舞いは安全係数の大きさにより変化する。低安全係数領域では静的な帯状流が励起され、乱流を効果的に抑える。高安全係数領域では帯状流とポロイダル非対称な圧力揺動が結合し、帯状流が振動する。この振動帯状流のエネルギーがポロイダル非対称な圧力揺動を介して非線形的に乱流へ輸送されていることが同定された。このため、高安全係数領域では帯状流が乱流輸送を抑えることができない。帯状流の振る舞いの観点から、トカマクプラズマの閉じ込め改善には静的な帯状流が支配的となる低安全係数領域を作ることが好ましい。
宮戸 直亮; 岸本 泰明; Li, J.
JAERI-Research 2004-010, 18 Pages, 2004/08
JAERI-Research-2004-010.pdf:4.55MB
トカマクプラズマの閉じ込め改善には帯状流による乱流輸送の抑制が不可欠である。トカマクプラズマ中の帯状流の性質は安全係数により変わることが知られていたが、そのグローバルな変化と乱流との相互作用は調べられていなかった。グローバル電磁ランダウ流体コードを用いて、イオン系の乱流輸送を支配していると考えられるイオン温度勾配乱流とそれによって生成される帯状流との間の相互作用をプラズマ全体にわたって解析した。帯状流が静的な安全係数が低い領域では乱流は効果的に抑制される。一方、帯状流が振動する安全係数が高い領域では、帯状流のエネルギーがポロイダル非対称な圧力揺動を介して乱流に輸送されるため、乱流はあまり抑制されない。
宮戸 直亮; Li, J.*; 岸本 泰明
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.6, p.581 - 584, 2004/00
電磁的ランダウ流体モデルに基づくグローバルコードを用い、トカマクプラズマ中のイオン温度勾配駆動乱流の有限ベータでの非線形シミュレーションを行った。有限ベータ効果により線形成長率が減少するのに伴い、イオンの熱輸送も減少する。2種類の帯状流が観測された。一つは時間的にあまり変化しないもの、もう一つは時間的に振動するものである。振動する帯状流はベータによりあまり変化しないが、時間変化しない帯状流はベータの増加により弱まることがわかった。
井戸村 泰宏; 徳田 伸二; 岸本 泰明
New Journal of Physics (Internet), 4(1), p.101.1 - 101.13, 2002/12
ジャイロ運動論的トロイダル粒子コードを用いて反転磁気シアトカマクにおけるイオン温度勾配駆動(ITG)モードを解析した。反転磁気シア配位においてはITGモードはスラブモードとトロイダルモードが結合したモード構造をとることがわかった。この性質は、特に、
領域において顕著に表れる。また、
及び
という勾配パラメータによってモード構造はスラブモードからトロイダルモードへと変化する。これらの結果から、反転磁気シアトカマクにおけるITGモードはスラブITGモードとトロイダルITGモードの競合により決まっていることが明らかになった。
Li, J.; 岸本 泰明
Physical Review Letters, 89(11), p.115002_1 - 115002_4, 2002/09
被引用回数：31 パーセンタイル：77.34(Physics, Multidisciplinary)微視的な帯状流と巨視的乱流間の相互作用に関して議論されている。鍵となる物理機構は半径方向のモード間結合として同定された。揺らぎのエネルギーは不安定な長波長領域から安定もしくは減衰する短波長モード領域に非局所的に輸送される。その結果、乱流スペクトルは大きく変形を受けるとともに非線形のパワー則から変位する。三次元のジャイロ流体イオン温度勾配モードシミュレーションを実施し、間欠的もしくはバースト的なイオン輸送挙動が観測され、トカマクプラズマにおけるITG生成帯状流に関係したスペクトル変形に関係していることが示された。
岸本 泰明; J.Y.Kim*; W.Horlon*; T.Tajima*; LeBrun, M. J.*; 白井 浩
Plasma Physics and Controlled Fusion, 40(Suppl.3A), p.A663 - A677, 1999/03
トロイダル配位における粒子シミュレーション及びイオン温度勾配モードに代表されるトロイダルモードの理論的なアプローチにより、JT-60の反転磁気シア実験で観測されている内部輸送障壁発生の物理機構に関して考察する。特に、理論的考察より、磁気シアが消失する領域においてトロイダルモード(乱流)構造に不連続面が出現し、それが安全係数の最小領域で輸送障壁をもたらすとする「不連続面モデル」を提案し、それをシミュレーションにおいて検証すると共に、プラズマ回転やモード自身が作る径電場がそのような不連続面に与える影響について考察する。
山極 満; 広瀬 章*; Elia, M.*
PPL-163, 22 Pages, 1997/01
MHD第2安定領域における運動論的バルーニングモードについて、固有関数の振る舞いを調べることにより、その特性を明らかにした。運動論的バルーニングモードはMHDバルーニングモードの延長上にあり、MHDモードと共存する低成長率の第2モードとの連続性はないことを示した。最近、運動論的バルーニングモードが観測されたTFTRのパラメータに対しても運動論的シューティングコードを適用し、最も速く成長するモードのトロイダルモード数および周波数が実験的観測と矛盾しないことを見いだした。また、有限ベータによる静電ITGモードの安定化ならびにITG駆動バルーニングモードの不安定化も示した。さらに、MHDバルーニングモードが安定な負磁気シア領域におけるモード安定性を調べた結果、運動論的バルーニングモードは存在するが零シア近傍に狭い安定窓をともなうことを見いだした。
岸本 泰明; J.Y.Kim*; 福田 武司; 石田 真一; 藤田 隆明; 田島 俊樹*; W.Horton*; J.Furnish*; LeBrun, M. J.*
Fusion Energy 1996, Vol.2, p.581 - 591, 1997/00
トカマクにおけるイオン温度勾配不安定性をはじめとした異常熱輸送に対する弱/負磁気シア及びプラズマのシア回転の効果を、トロイダル粒子シミュレーション手法及び理論手法により調べる。特にシミュレーションにおいて、トロイダル結合効果によってプラズマ中に発生する巨視的なモード構造が、磁気シアが消失する安全係数の最小値の領域において分断され不連続面が形成されることを明らかにした。この不連続面がいわゆるJT-60Uの実験等で観測されている負磁気シア時の内部輸送障壁に対応するものと考えられる。さらにこのような不連続面にシアのあるプラズマ回転が及ぼす影響について、理論・シミュレーションの双方より調べる。
山極 満; 広瀬 章*; Elia, M.*
Plasma Physics and Controlled Fusion, 39(3), p.531 - 540, 1997/00
被引用回数：6 パーセンタイル：24.41(Physics, Fluids & Plasmas)MHD第2安定領域における運動論的バルーニングモードについて、固有関数の振る舞いを調べることにより、その特性を明らかにした。運動論的バルーニングモードはMHDバルーニングモードの延長上にあり、MHDモードと共存する低成長率の第2モードとの連続性はないことを示した。最近、運動論的バルーニングモードが観測されたTFTRのパラメータに対しても運動論的シューティングコードを適用し、最も速く成長するモードのトロイダルモード数および周波数が実験的観測と矛盾しないことを見いだした。また、有限ベータによる静電ITGモードの安定化ならびにITG振動バルーニングモードの不安定化も示した。さらに、MHDバルーニングモードが安定な負磁気シア領域におけるモード安定性を調べた結果、運動論的バルーニングモードは存在するが零シア近傍に狭い安定窓をともなうことを見いだした。
J.Y.Kim*; 岸本 泰明; 若谷 誠宏*; 田島 俊樹*
Physics of Plasmas, 3(10), p.3689 - 3695, 1996/10
被引用回数：52 パーセンタイル：82.11(Physics, Fluids & Plasmas)トロイダル粒子コードを用いて、トロイダルイオン温度勾配モードの巨視的な構造と安定性に対するポロイダルシア流の効果が理論と共にシミュレーションにより調べられた。トロイダルシミュレーションにおいては、ポロイダルシア流の大きさの増大と共にポロイダル断面におけるポテンシャル構造の非対称性と半径方向の相関距離が減少し、これらの結果は温度や密度等のプラズマ分布の空間変化を取り入れた巨視的なモード構造に対する理論と極めて良い一致を見た。
岸本 泰明; 田島 俊樹*; W.Horton*; LeBrun, M. J.*; J.Y.Kim*
Physics of Plasmas, 3(4), p.1289 - 1307, 1996/04
被引用回数：79 パーセンタイル：89.55(Physics, Fluids & Plasmas)トカマクプラズマにおけるイオン温度勾配(ITG)モード不安定性とそれに伴う異常熱輸送の理論及び粒子シミュレーション研究が報告されている。トカマクにおいて励起されるITGモードは、トロイダル結合の効果により径方向に広がった巨視的な構造を有する。このような巨視的なモード構造は、それに伴う乱流揺動と熱輸送に強い制約をプラズマに与え、その結果温度や密度等のプラズマ分布は臨界勾配近傍で強い自己形成現象を示すことが明らかになった。このような特徴的な熱輸送を説明する「臨界勾配モデル」が提案された。このモデルはトカマク輸送において観測される顕著な現象、(1)ボーム輸送特性、(2)分布の臨界勾配性、(3)半径方向に増大する熱拡散係数、(4)モード励起の間欠性やプラズマ分布の同一性等を統一的に説明することができる。また、熱輸送に対するプラズマ回転等の効果も議論されている。
岸本 泰明; 田島 俊樹*; LeBrun, M. J.*; W.Horton*; J.Y.Kim*; J.Q.Dong*; F.L.Waelbroeck*; 徳田 伸二; 川野辺 満*; 福田 武司
IAEA-CN-60/D-10, 0, p.299 - 307, 1996/00
トロイダルイオン温度勾配(ITG)によって引き起こされる非局所的な乱流がプラズマの緩和と輸送に強い制約を与え、そして緩和状態を臨界安定の近傍(しかしわずか不安定側)に位置させることが明らかになった。このような顕著な現象によって特徴づけられる輸送過程が、揺動エネルギーと温度勾配に対する動的方程式によって記述される臨界勾配モデルを用いて調べられた。そのモデルはプラズマのシアー流がない場合にはボーム型の熱拡散と外部加熱のピーク度依存性を持つL-モードスケーリングを導く。またプラズマのポロイダルシアー流が存在する場合には径方向に結合したトロイダルモードがより小さなポテンシャル構造に崩壊し、ボーム様からジャイロボーム様の輸送に変化することを示している。
