Toroidal angular momentum balance during rotation changes induced by electron heating modulation in tokamak plasmas

井戸村 泰宏

Physics of Plasmas, 24(8), p.080701_1 - 080701_5, 2017/08

AA2017-0264.pdf:1.52MB

https://doi.org/10.1063/1.4996017

大域的full-fジャイロ運動論モデルに基づく電子加熱変調数値実験から、電子加熱によるイオン温度勾配駆動(ITG)乱流から捕捉電子モード(TEM)乱流への遷移が密度勾配の急峻化とプラズマ回転の変化をもたらすことを示した。回転変化時のトロイダル角運動量バランスをトロイダル角運動量保存則の直接観測によって明らかにし、イオン系の乱流応力に加え、イオン系の新古典応力、径方向電流、イオン系と電子系のトロイダル電場応力が重要となることを示した。ITGフェーズとTEMフェーズにおけるトロイダルトルクの反転はイオン系方向電流の反転によるものであり、これは粒子輸送と運動量輸送の相互作用であることを明らかにした。イオン系と電子系の径方向電流は両極性条件を満たすようにバランスし、電子系の径方向電流は電子系のトロイダル電場応力によって打ち消される。これは電子系のトロイダル電場応力が間接的にトロイダルトルクに影響していることを示す。

Lモードプラズマの熱輸送解析

平山 俊雄; 菊池 満; 白井 浩; 清水 勝宏; 矢木 雅敏; 小出 芳彦

核融合研究, 65(SPECIAL ISSUE), p.75 - 97, 1991/03

JT-60のL-モード、及び高イオン温度モードプラズマについて熱輸送解析を行い、以下の点を明らかにした:1)加熱パワーの増大に伴う閉じ込めの低下は、イオン熱輸送特性の劣化による。Iの増加によるLモードプラズマの改善は、電子、及びイオンの閉じ込めの改善による。2)高イオン温度モードでは、プラズマ中心領域のイオン熱輸送が改善された事による(/~10/=1~2)。3)イオン異常輸送の物理モデルとして、イオン温度勾配不安定性に基づく輸送理論モデルを広範な実験データと比較し、良い一致を示すことが確認された。

Testing momentum transport theories on full-f gyrokinetic simulations

井戸村 泰宏

no journal, , 

本講演ではfull-fジャイロ運動論シミュレーションにおける運動量輸送の理論的理解について概説する。まず、トロイダル角運動量保存を示すことによって一次精度ジャイロ運動論に基づく現在の理論的枠組の妥当性を議論する。次に、分布シアが誘起する残留応力の理論に基いて非拡散的運動量輸送と乱流状態のモード構造の上下非対称性の関連を示す。最後に、トロイダル角運動量保存に基いて定常プラズマにおける自発回転分布を維持する機構を議論する。

Progress of full-f gyrokinetic simulations including a new hybrid kinetic electron model

井戸村 泰宏

no journal, , 

新しいハイブリッド運動論的電子モデルによってジャイロ運動論的トロイダル5次元full-fオイラーコードGT5Dを拡張することによって、電子乱流に関連するITERの重要課題を研究できるようになった。本講演では、新しいハイブリッド運動論的電子モデルの物理的背景と数値計算特性を議論するとともに、プラズマ乱流輸送の同位体効果や電子加熱によるプラズマ回転変化といったITER重要課題へのモデル適用事例を紹介する。これらのシミュレーション研究はITERにおいて電子乱流が重要な役割を果たすこと、このため新しいハイブリッド運動論的電子モデルがITERの炉心プラズマ性能解析に必須となることを示している。