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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：0.01(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。
松岡 清吉; 井戸村 泰宏; 佐竹 真介*
Physics of Plasmas, 24(10), p.102522_1 - 102522_9, 2017/10
被引用回数：4 パーセンタイル：21.74(Physics, Fluids & Plasmas)軸対称磁場閉じ込め装置であるトカマク型プラズマにおいて、誤差磁場等に起因する3次元的な非軸対称成分を持つ摂動磁場の効果が閉じ込め性能向上や不安定性制御の観点から注目されている。近年、3次元摂動磁場が駆動する衝突性粘性について、従来より広く用いられてきたバウンス平均理論モデルと大域的運動論シミュレーションの両者で得られた結果が一致しないことが指摘され、その物理機構の解明が課題となっていた。本研究では、二つの異なるモデルに基づいた大域的運動論シミュレーションを用いて詳細な解析を行い、上記の差異が生じる物理機構について検討した。その結果、理論モデルと大域的シミュレーションの不一致が、(1)粒子軌道の効果によって粒子軌道の共鳴構造が失われ、粒子が実効的に感じる摂動磁場強度が弱まること、(2)粒子軌道に沿った位相混合により速度空間構造内に微細構造が生成され輸送量の減衰が起きること、の二つが原因であることを明らかにした。
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：11 パーセンタイル：54.14(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
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、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。
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：2 パーセンタイル：11.54(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
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。
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：7 パーセンタイル：32.55(Physics, Fluids & Plasmas)ドリフト運動論方程式について、
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。
松岡 清吉; 井戸村 泰宏; 佐竹 真介*
no journal, ,
軸対称トカマクにおいて、プラズマ回転分布に大きく影響する非軸対称磁場摂動の効果がプラズマ性能や不安定性制御の観点から注目されている。非軸対称摂動磁場は非両極性粒子輸送を誘起し、それによって新古典トロイダル粘性(NTV)が生じる。近年、NTV解析について、バウンス平均理論モデルと大域的運動論シミュレーションの両者で得られた結果が一致しないことが指摘され、その原因の解明が問題となっていた。本研究では、二つの異なる大域的運動論シミュレーションを用いた解析を行い、バウンス平均理論との差異について検討した。その結果、NTV解析における理論モデルとシミュレーションの不一致が、理論モデルにおいて仮定されている共鳴条件の不備と摂動磁場に起因する遷移粒子軌道の存在、の二つに起因していることを明らかにした。
松岡 清吉; 井戸村 泰宏; 佐竹 真介*
no journal, ,
磁場構造が軸対称性をもつトカマク型装置において、非軸対称成分を持つ摂動磁場の効果が注目されている。磁場の非軸対象成分は新古典トロイダル粘性(NTV)と呼ばれる衝突性輸送に起因した粘性を駆動し、それがプラズマ回転分布に影響を与えるため、プラズマ回転を利用したプラズマ閉じ込め性能向上や不安定性制御の観点からNTVは重要な研究対象となっている。近年、摂動磁場によるNTV解析について、バウンス平均モデルに基づくSuperbanana-plateau理論と大域的運動論シミュレーションによる結果が一致しないことが指摘され、その不一致の原因となる物理機構の解明が課題となっていた。本研究では、物理モデルや計算手法について2つの異なる大域的運動論シミュレーションを用いてNTV解析を行い、理論モデルとの齟齬について検討した。その結果、(1)Superbanana-plateau理論で仮定されている歳差運動周波数の共鳴条件に不備があること、(2)摂動磁場による粒子軌道の遷移過程、の二つが理論において考慮されておらず、それらにより理論と大域的運動論シミュレーションによるNTV解析結果の不一致が生じていることを明らかにした。
松岡 清吉; 井戸村 泰宏; 佐竹 真介*
no journal, ,
軸対称トカマクにおいて、プラズマ回転分布に大きく影響する非軸対称磁場摂動の効果がプラズマ性能や不安定性制御の観点から注目されている。近年、NTV解析について、バウンス平均理論モデルと大域的運動論シミュレーションの両者で得られた結果が一致しないことが指摘され、その原因の解明が問題となっていた。本研究では、二つの異なる大域的運動論シミュレーションを用いた解析を行い、バウンス平均理論との差異について検討した。その結果、NTV解析における理論モデルとシミュレーションの不一致が、(1)バウンス平均理論で考えられている速度空間内の共鳴構造が粒子の大域的な軌道効果によって消失すること、(2)大域的な粒子軌道効果による速度空間内の微細構造形成、の二点によるものであることを明らかにした。
松岡 清吉; 井戸村 泰宏; 佐竹 真介*
no journal, ,
JT-60やITERをはじめとした軸対称トカマク型装置において、誤差磁場や外部印加摂動等に起因する非軸対称磁場の効果がプラズマ閉じ込め性能や不安定性制御の観点から注目されている。非軸対称摂動磁場がある場合、新古典トロイダル粘性(NTV)と呼ばれる粘性が生じ、その評価法の確立が重要な課題となっている。近年、NTV解析について、従来から広く用いられているバウンス平均モデルに基づいたsuperbanana-plateau理論と大域的運動論シミュレーションで得られたNTV解析結果が一致しないことが指摘され、その原因の解明が問題となっていた。本研究では、二つの大きく異なる大域的運動論シミュレーションを用いたNTV解析を行い、バウンス平均理論との差異について検討した。その結果、superbanana-plateau理論と大域的運動論シミュレーション間の不一致が、superbanana-plateau理論において仮定されている、歳差運動周波数についての共鳴条件の不備と摂動磁場による粒子軌道状態の遷移現象、の二つに起因していることを初めて明らかにした。
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、及びfull-
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。
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。
松岡 清吉; 井戸村 泰宏; 佐竹 真介*
no journal, ,
軸対称トカマク型プラズマ閉じ込め装置において、非軸対称磁場成分を持つ摂動の効果がプラズマ性能向上や不安定性制御の観点から注目されている。近年、NTV解析について、従来より広く用いられてきたバウンス平均理論モデルと大域的運動論シミュレーションの両者で得られた結果が一致しないことが指摘され、その原因の解明が課題となっていた。本研究では、二つの異なる大域的運動論シミュレーションを用いた解析を行い、バウンス平均理論との差異について検討した。その結果、NTV解析における理論モデルとシミュレーションの不一致が、(1)バウンス平均理論で考えられている速度空間内の共鳴構造が大域的な粒子軌道幅効果によって弱まること、(2)位相混合によって速度空間構造が減衰すること、の二つに起因することを明らかにした。
松岡 清吉; 井戸村 泰宏; 佐竹 真介*
no journal, ,
プラズマ輸送研究において、トカマク型プラズマ閉じ込め装置内における非軸対称成分を持つ摂動磁場の効果が閉じ込め性能向上や不安定性制御の観点から注目されている。近年、摂動磁場が駆動する衝突性粘性について、従来より広く用いられてきたバウンス平均理論モデルと大域的運動論シミュレーションの両者で得られた結果が一致しないことが指摘され、その原因の解明が課題となっていた。本研究では、二つの異なる大域的運動論シミュレーションを用いた解析を行い、バウンス平均理論との差異について検討した。その結果、理論モデルと大域的シミュレーションの不一致が、(1)バウンス平均理論で考えられている速度空間内の共鳴構造が実際には大域的な粒子軌道の効果によって弱まること、(2)位相混合によって速度空間構造が減衰すること、の二つに起因することを明らかにした。
松岡 清吉; 井戸村 泰宏; 佐竹 真介*
no journal, ,
プラズマ輸送研究において、トカマク型プラズマ閉じ込め装置内における非軸対称成分を持つ摂動磁場の効果が閉じ込め性能向上や不安定性制御の観点から注目されている。近年、摂動磁場が駆動する衝突性粘性について、従来より広く用いられてきたバウンス平均理論モデルと大域的運動論シミュレーションの両者で得られた結果が一致しないことが指摘され、その物理機構の解明が課題となっていた。本研究では、二つの異なるモデルに基づいた大域的運動論シミュレーションを用いて解析を行い、従来型のバウンス平均理論との差異について検討した。その結果、理論モデルと大域的シミュレーションの不一致が、(1)大域的な粒子軌道の効果によって粒子が実効的に感じる摂動磁場強度が弱まること、(2)大域的な粒子軌道に沿った位相混合によって速度空間構造が減衰すること、の二つに起因することを明らかにした。
井戸村 泰宏; Obrejan, K.; 本多 充*
no journal, ,
大域的full-fジャイロ運動論コードGT5Dを用いてタングステン不純物の新古典輸送解析を行い、シミュレーションとHirshman-Sigmarによる局所的新古典輸送理論の比較を行った。プラズマサイズや温度勾配パラメータの系統的なスキャンを行った結果、プラズマサイズが大きい場合には理論とシミュレーションは定量的に一致するが、プラズマサイズが小さい場合には温度勾配が大きいと理論との違いが顕著になり、タングステン輸送の熱遮蔽効果の見積りが大きく異なることがわかった。
井戸村 泰宏; Obrejan, K.*; 朝比 祐一; 本多 充*
no journal, ,
大域的full-fジャイロ運動論コードGT5Dを用いてイオン温度勾配駆動(ITG)乱流におけるトレーサ不純物の輸送機構を調べ、ITG乱流との相互作用により新古典粒子輸送が大きく増大することを明らかにした。ITG乱流によってバルクプラズマの乱流粒子輸送が駆動され径電場が成長する。これに伴うE
B流の圧縮効果により上下非対称な密度揺動が形成され、これと磁気ドリフトの結合により新古典輸送が増大する。この効果は温度には働かず、粒子輸送のみを選択的に増大させる。
