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論文

Benchmarking of flux-driven full-F gyrokinetic simulations

朝比 祐一*; Grandgirard, V.*; 井戸村 泰宏; Garbet, X.*; Latu, G.*; Sarazin, Y.*; Dif-Pradalier, G.*; Donnel, P.*; Ehrlacher, C.*

Physics of Plasmas, 24(10), p.102515_1 - 102515_17, 2017/10

AA2017-0418.pdf:4.26MB

 被引用回数:1 パーセンタイル:89.76(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマクプラズマにおける熱流駆動型のイオン温度勾配乱流を計算するために2つの大域的full-Fジャイロ運動論コードのベンチマークを行う。この目的のために、full-Fジャイロ運動論方程式を現実的な熱流束固定条件で計算するセミ・ラグランジアンコードGYSELA、および、オイラーコードGT5Dを採用する。時空間特性に注目して雪崩的な輸送現象を評価した。自己組織化臨界現象(SOC)的な振舞いを議論するために統計解析を実施し、両方のコードで高周波側で$$1/f$$スペクトルから$$1/f^3$$スペクトルへの遷移を確認した。このベンチマークに基づき、SOC的な振舞いは数値計算法に依存しないロバーストな特徴であることを検証した。

論文

Nonlinear acceleration of the electron inertia-dominated magnetohydrodynamic modes due to electron parallel compressibility

松本 太郎; 内藤 裕志*; 徳田 伸二; 岸本 泰明

Physics of Plasmas, 12(9), p.092505_1 - 092505_7, 2005/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:92.49(Physics, Fluids & Plasmas)

磁気流体力学(MHD)不安定性の研究は、プラズマを閉じ込める磁気面の保持/再生にかかわる、トカマク炉心プラズマ研究の中心課題である。核融合プラズマの中心部のような高温になると電気抵抗が小さくなるとともに、むしろ電子慣性,有限ラーマ半径等の非衝突効果(運動論的効果)が磁気再結合過程に深くかかわる。本研究では、ジャイロ運動論的粒子モデルを用いた3次元シミュレーションにより、磁気再結合を伴うMHD不安定性に対する運動論的効果の解明を目的とした。電子慣性の特徴的長さは電子スキン長であるが、それと比較して磁気再結合にかかわる他の素過程の特性長(イオンラーマ半径,抵抗層の厚さ等)が小さい場合、キンクモードは主として電子慣性によって誘起されると考えられる。しかし、このような電子慣性が支配的な運動論的キンクモードに対して、磁力線方向の電子圧縮性がわずかに存在する場合は、磁気再結合点近傍の電流構造を非線形的にY型からX型に変化させる。それゆえ、線形成長過程において電子慣性により支配されていたモードは、非線形的に成長率を加速させ、ある一定以上の成長率に達して内部崩壊に至ることが明らかとなった。また、このような非線形加速は、DTM等の内部モードに共通して現れる現象であることも判明した。

論文

数値トカマクNEXT計画

徳田 伸二

プラズマ・核融合学会誌, 72(9), p.916 - 919, 1996/09

数値トカマク(NEXT)計画を概説する。NEXT計画は超並列計算機上で実行されるシミュレーション・コード群を開発し、高い予測性をもって、ITER(国際熱核融合実験炉)のような次世代トカマクに適用することを目標とする。このため、NEXT計画では、核融合プラズマ・シミュレーションに適したモデルの研究ならびに並列計算手法および超並列計算機アーキテクチャの研究を行う。

口頭

Full-f gyrokinetic simulation including kinetic electrons

井戸村 泰宏

no journal, , 

本研究では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において、静電的イオン温度勾配駆動捕捉電子モード(ITG-TEM)乱流シミュレーションのための運動論的電子モデルを開発する。本モデルでは衝突過程と径電場の計算に完全な運動論的電子モデルを用いるが、運動論的アルフベン波の静電的極限で現れる高周波モードを回避するために、乱流揺動は捕捉電子のみの運動論的応答によって計算する。このモデルを用いて断熱的電子モデルと運動論的電子モデルによるITG乱流のfull-fジャイロ運動論シミュレーションの比較を行い、イオン乱流輸送への運動論的電子の影響を議論する。

口頭

Full-f gyrokinetic simulation including kinetic electrons

井戸村 泰宏; 朝比 祐一*; 林 伸彦*; 浦野 創*

no journal, , 

Full-fジャイロ運動論シミュレーションは核融合プラズマにおける非局所的乱流輸送現象、プラズマ分布、閉じ込め時間を解析する上で重要なツールであるが、従来のFull-fシュミュレーションは断熱応答電子を仮定するイオン系乱流しか扱えなかった。ITERで重要となる電子系乱流を解析するために、本研究ではFull-fシミュレーションの新たなハイブリッド電子モデルを開発し、その精度検証を実施した。このモデルでは、乱流場を決定するポアソン方程式において高周波ノイズを励起する通過電子応答を解析解で近似することによって高周波ノイズを消去し、長時間スケールのFull-fシミュレーションを実現した。このモデルを用いた電子系乱流の数値実験により、電子乱流輸送に関連する新たな乱流抑制機構や運動量輸送機構を発見した。また、実証研究において実験的に観測されている電子加熱がもたらすプラズマ回転変化を再現できることを示した。

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