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東郷 訓*; 滝塚 知典*; 中村 誠; 星野 一生; 小川 雄一*
Journal of Nuclear Materials, 463, p.502 - 505, 2015/08
被引用回数：9 パーセンタイル：60.27(Materials Science, Multidisciplinary)仮想ダイバータモデルと非等方イオン温度を導入した1D SOL-ダイバータプラズマシミュレーションコードを開発した。非等方イオン温度を導入することにより、運動量輸送方程式の2階微分イオン粘性項を排除できた。その結果として、ダイバータ板での境界条件は不要となった。ダイバータとシースを模擬するために、仮想ダイバータモデルを導入した。これは粒子、運動量、エネルギーについての人為的なシンク項として記述する。仮想ダイバータモデルの導入により、数値計算上取り扱いが容易な周期境界条件の適用が可能になった。このモデルを用いて、ボーム条件を満足するようなSOL-ダイバータプラズマをシミュレートすることができた。イオン温度の非等方性の規格化平均自由行程への依存性、Braginskii形式のイオン粘性の妥当性についても調べた。
松本 太郎; 岸本 泰明; Li, J.*
電気学会プラズマ研究会資料 (PST-05-17), p.83 - 86, 2005/03
トカマクをはじめとする磁場閉じ込めプラズマでは、さまざまな時定数及び特徴的長さを持つ乱流揺動と、それによって二次的に生成される帯状流(zonal flows)と呼ばれる層流が、多様な揺らぎの構造を形成し、輸送現象に影響を及ぼしている。このような乱流が支配する輸送の解析には、シミュレーションによる再現とともに、乱流の特性をさまざまな側面から特徴付けることが必要である。カオス時系列解析では、揺動の時系列データ含まれる乱れ(irregularity)を生じさせる原因が、誤差や衝突的統計性(ランダム)に起因するのではなく、力学系に内在する非線形性に起因するとの観点から、系の特徴づけを行う。本研究では、ジャイロ流体モデル(1,2)と呼ばれる運動論的効果を取り入れた流体モデルを用いて、微視的不安定性である電子温度勾配(ETG)モード及びイオン温度勾配(ITG)モードの3次元スラブ配位シミュレーションを行い、異なる温度勾配とそれに伴って変化する帯状流強度の下で、電場の揺動から得られる相関次元及びリヤプノフ指数の特性を示す。
松本 太郎; 岸本 泰明; Li, J.
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.6, p.597 - 600, 2004/00
トロイダルプラズマの輸送機構解明のために、近年統計力学的手法を用いた実験解析によるプラズマ乱流構造の同定が試みられている。国内のCHS及び米国のTEXTOR等の装置における計測データの解析により、プラズマが内在する自由度及び決定論的統計性が加熱手法及びプラズマの自律性(帯状流形成等)による状態変化を反映していることが明らかとなりつつあるが、統計量から乱流構造を同定するに十分な知見は得られていない。本研究では、乱流プラズマの統計量と乱流構造の関係を明らかにすることを目的として、電子温度勾配(ETG)乱流のジャイロ流体シミュレーションを行った。ETG乱流プラズマにおける電場の時系列データに対して、自己相関関数及びフラクタル次元等の解析を行い、温度勾配及び磁気シアーの変化,帯状流形成の有無等の乱流構造の変化に対する影響を系統的に明らかにした。温度勾配が強く磁気シアーが弱いため明瞭な帯状流が形成された場合、自己相関関数が0となる自己相関時間が1桁増加することが明らかにされた。これは系を支配する時定数の増大に対応する。また、帯状流形成及び磁気シアーの増大により相関次元が減少するが、これは内在する自由度の減少と対応している。さらに、乱流状態の確率密度関数において、大振幅領域にガウス型から逸脱が明らかとなった。これは間歇的に生じる大規模な熱流束と関連する可能性がある。
岸本 泰明
シミュレーション, 22(2), p.89 - 97, 2003/06
本稿では、原研における数値トカマク実験(NEXT:Numerical EXperiment of Tokamak)の進展と今後の展開を解説したものである。異なった時間・空間スケールの現象が混在した多階層・複合過程としてのプラズマのシミュレーション手法と、それに基づくトカマク研究の位置づけに関する詳細が議論されている。
林 満*; 田島 俊樹*; Lovelace, R. V. E.*
Comments on Modern Physics, 1(2 Section C), p.73 - 82, 1999/05
逆磁場ピンチのように閉じた磁力線構造を開いた磁力線が取り囲む配位において、閉じた磁力線内のプラズマ回転が外部プラズマに及ぼす作用のシミュレーション研究を行った。初期条件としては、一様プラズマ中のスフェロマックを採用した。コア・プラズマの回転エネルギーが粘性の効果によって取り出され、セパラトリックス外部の磁力線に沿った流れの発生が示された。磁力線に沿って流れる運動エネルギー束と電磁エネルギー束を比較すると、電磁エネルギーの方が大きいことが示された。これは、上記の磁場形状において、外部の開いた磁力線の端に電極を接続することで回路を形成し、電流の形でコア・プラズマの回転エネルギーを取り出そうとするLovelace,Tajimaの提案を支持する結果となっている。
佐々木 明; 内海 隆行*; 田島 俊樹*; 宅間 宏*
Computational Fluid Dynamics Journal, 8(1), p.142 - 148, 1999/04
X線レーザーの短波長、高効率化のためには、高温・高密度の媒質プラズマの最適化が必要である。われわれは1次元流体シミュレーションと簡易原子過程コードとを組合せ、利得媒質となるNi様イオンを効率的に生成するために薄膜ターゲットを短パルスレーザーで照射する過渡的励起法が有効なことを明らかにした。しかし、プラズマ中に発生するX線利得の空間分布の時間発展を求め、X線レーザーの出力、パターン、コヒーレントを求めるには原子過程を含む2次元流体シミュレーションが不可欠となる。そこで、われわれはCIP法を用い、高温プラズマ中の非線形熱伝導を含む2次元プラズマ流体コードをIntel Paragon上でMPIライブラリを用いて並列化し、784PEを用い490倍の加速率を得た。さらに薄膜ターゲットから生成するプラズマの2次元的膨張の解析に応用した。
佐々木 明; 内海 隆行*; 森林 健悟*; 加道 雅孝; 長谷川 登; 田島 俊樹*; 宅間 宏*
Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.387 - 390, 1999/00
短パルスレーザー励起により、電子衝突励起X線レーザーの短波長・高効率動作を得る条件を検討した。ダブルパルスの短パルスレーザーを用い、第1パルスで固体ターゲットをプラズマ化し、第2パルスでこれを加熱、励起する手法について、一次元流体シミュレーションコードと原子過程コードを用いて検討したところ、薄膜ターゲットを用いるとターゲット内部への熱伝導などの損失が少なく、効率よくNi様イオンを生成できることがわかった。次にX線利得を定量的に計算するために詳細な原子構造、原子素過程を含む原子モデルを、HULLAC原子データコードを用いて開発した。これらのコードを用い、Mo,Ag,Xe等でレーザー発振を得るための実験条件について検討した。
佐々木 明; 西原 功修*; 砂原 淳*
no journal, ,
リソグラフィ用レーザーEUV光源の研究では、高出力、高効率化が重要と考えられ、このためにレーザーとターゲットの相互作用のモデリングとそれに基づく最適化が重要と考えられている。低強度のプリパルスレーザーでSn液滴ターゲットを照射して起こる、ターゲット物質の分解、微粒子あるいはミストの生成過程に関する、流体力学モデリングを行っている。自己組織化するラグランジメッシュを用い、複数のセルから構成するメタセルについて熱力学的に正しい気相、液相の分布を与える方法によって、気液相転移、相分離を扱い、加熱されたドロップレットの蒸発過程、いったん気化したSnが膨張する際の凝縮過程のシミュレーションを試みているので報告する。
佐々木 明
no journal, ,
リソグラフィ用EUV光源の高出力、高効率化のための、原子過程・輻射流体力学のモデリングとシミュレーションについて述べる。最近実験研究が行われている、プリパルスレーザーでSn液滴を分散する方法について、自己組織化ラグランジメッシュを用いる2次元流体シミュレーションにおいて、セルの分割、融合および、物理量の再配分によって、レーザーで加熱された液体Snが蒸発したり、いったん気化したSnが凝結して粒子生成する過程の解析を行っている。非構造格子を用いた流体シミュレーションの精度の向上、液相および気相Snの状態方程式についても議論する。
佐々木 明
no journal, ,
EUVリソグラフィの実現のために、光源の高出力、高効率化が重要な課題になっている。近年、Snドロップレットターゲットを、プリパルスレーザー照射で微粒子に分散する方法によって高効率が得られる実験結果が得られ、その最適化のためのシミュレーションモデルの研究を行っている。Snの液体から気体、プラズマ状態への相転移を、流体シミュレーションに組み込むため、Snの状態方程式および相転移過程の物理的検討、液相中に生成する気泡や、気相中に生成するクラスタを取り扱うための数値モデリングの検討を行い、作成したコードによるテスト計算の結果を示す。
佐々木 明
no journal, ,
EUV光源の高出力、高効率化において重要になっている、プリパルス照射によるSn液滴ターゲットの分散、微粒子放出過程のモデリングを行っている。粒子の形状、配置に合わせて自由に再構築されるラグランジメッシュを用い、セルの集合に対して相転移の理論を適用し、気相と液相の領域を定義する方法、すなわち、ファンデルワールスモデルに基づいて、ギブスの自由エネルギーを評価し、媒質の密度に対して正しい気相と液相の比および潜熱を与えるモデルを構築しtた。テストとして、高温の液体Snが沸騰、蒸発する過程のシミュレーションを行った。
