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津田 孝; 栗田 源一; 藤田 隆明
Journal of Plasma Physics, 72(6), p.1149 - 1152, 2006/12
被引用回数：3 パーセンタイル：10.55(Physics, Fluids & Plasmas)中心を外れた自発電流や電流駆動が十分に大きいときは中心部に電圧が逆にかかり逆方向の電流が流れるはずである。しかし実験ではほとんどゼロの電流密度の領域(電流ホール)が観測される。以前の論文において磁気流体シミュレーションにより電流ホール形成機構を解析した。ところが電流ホールを持つ配位はダブル・テアリング・モードが不安定となる可能性があるため、磁気流体シミュレーションにより電流ホール形成にこのモードが果たす役割を検討した。
津田 孝; 栗田 源一; 藤田 隆明
Journal of the Korean Physical Society, 49, p.S83 - S86, 2006/12
トカマクでは自発電流や周辺部への電流駆動が大きい場合、中心部に掛かる電圧が逆向きになる場合がある。このとき中心部の電流は逆方向には流れず、ほぼ電流密度がゼロの領域が出現する。このような凹状の電流分布ではダブル・テアリング・モードが不安定となることが予想される。実際、JETの実験では電磁現象が観測されている。一方、JT-60の電流ホール実験ではそのような揺動は観測されていない。簡約化磁気流体コードを用いたシミュレーションにより、電流ホール現象においてダブル・テアリング・モードが果たしている役割を明らかにする。
松本 太郎; 内藤 裕志*; 徳田 伸二; 岸本 泰明*
Nuclear Fusion, 45(11), p.1264 - 1270, 2005/11
被引用回数：15 パーセンタイル：45.00(Physics, Fluids & Plasmas)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、電子慣性等の非衝突効果(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、これらプラズマの粒子性を物理的に忠実に取り扱う観点から、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、反転磁気シア配位トカマクにおける磁気再結合を伴うMHD不安定性に対する運動論的効果の解明を目的とした。反転磁気シア配位において二つの共鳴面の距離が近いと、互いの共鳴面における摂動が結合し、ダブルテアリングモード(DTM)と呼ばれる内部モードが生じる。高温プラズマにおいて電子慣性により誘起される運動論的DTMは、抵抗性モデルにより予期されるものより、速い内部崩壊を引き起こし得ることが明らかとなった。さらに、内部崩壊により掃き出された電流は、DTMが作り出した静電ポテンシャルに導かれて凹型に再集中し得ることが明らかになった。本研究は、低ベータ負磁気シア実験におけるディスラプション機構の一端を示しており、またDTMを経た電流分布の再分配により負磁気シア配位を再構築し得ることを示唆している。
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：6.75(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。
岸本 泰明
プラズマ・核融合学会誌, 80(5), p.390 - 395, 2004/05
近年の高性能の磁場閉じ込め核融合プラズマは、プラズマ中にさまざまな構造を形成することによって達成しており、そこでは時空間スケールの異なった物理過程が複合的に寄与している。そのような複雑かつ複合的な性質を持つプラズマの理解にあたっては大規模シミュレーションに基づく研究が本質的である。本論文では、このようなプラズマの構造形成を支配する物理的な素過程を論じるとともに、幅広いダイナミックレンジを包含する将来の数値シミュレーションの展望を提案する。
松本 太郎; 徳田 伸二; 岸本 泰明; 内藤 裕志*
Physics of Plasmas, 10(1), p.195 - 203, 2003/01
被引用回数：5 パーセンタイル：16.74(Physics, Fluids & Plasmas)高温プラズマにおける磁力線の再結合現象の要因として、温度上昇に伴い低減する電子の衝突による抵抗に加えて、温度に依存しない電子慣性などのプラズマの粒子性に起因する運動論的な効果が重要な役割を担うと考えられる。本研究ではプラズマ中における鋸歯状振動の内部崩壊現象の非線形的な振る舞いを解明するために、ジャイロ運動論的粒子モデルに密度勾配の効果を考慮した無衝突m=1モードのシミュレーションを行ってきた。完全磁気再結合過程は変化させない程度の密度勾配が、自己形成径電場、すなわちm=0モードを生成し、この径電場が二次再結合及び安全係数分布の時間発展等の完全再結合後の現象を大きく変化させることが明かにされた。径電場の成長メカニズムは、イオンと電子のE
Bドリフトの差異により説明され、その差異は磁場方向の電子の速い運動が引き起こしている。m=1モードによる対照的なフローにより、一度径電場が引き起こされると、m=0モードがm=1モードと同レベルまで成長し、イオン反磁性方向にEBプラズマ回転を駆動する。完全再結合後の密度及び電流分布、そして安全係数の最小値は、m=1及びm=0モードによる非対称フローによって大きく影響される。
高瀬 和之; M.Z.Hasan*
16th IEEE/NPSS Symp. on Fusion Engineering (SOFE '95), 2, p.1538 - 1541, 1995/00
核融合動力炉のプラズマ対向機器に設置する矩形冷却材流路内のMHD熱伝達特性を、流路アスペクト比a/b、プラズマ入射熱流速比B/A及びハルトマン数(磁界の強さ)Haをパラメータとして数値的に検討した。報告者らは、すでにa/bが8、B/Aが100、Haが400までの条件で数値解析を行い、流路プラズマ対向面の熱伝達率はB/Aの増加とともに減少し、a/bの増大とともに増加することを示した。今回は、B/AとHaの値をそれぞれ動力炉の設計値を越える10
まで拡張して数値解析を行った。その結果、B/A
100、またはHa200の領域ではプラズマ対向面の熱伝達率は一定値に近づくため、B/A及びHaの設計値が増加した場合でも前回までの検討結果でプラズマ対向機器内の冷却材流路設計は十分行えることを明らかにした。さらに、本研究より、最も良好な伝熱性能を示すa/bの値はHaの関数として表せられる、矩形冷却材流路コーナー部に生じるホットスポットの影響はa/bの値に依存して低下する、ことを定量的に明らかにした。
竹田 辰興; 谷 啓二; 常松 俊秀; 岸本 泰明; 栗田 源一; 松下 智*; 中田 登志之*
Parallel Computing, 18, p.743 - 765, 1992/00
被引用回数：2 パーセンタイル：48.25(Computer Science, Theory & Methods)核融合炉開発計画に必要な理論的データベースを充実するためにプラズマ・シミュレータMETISが設計されプロトタイプ・プラズマ・シミュレータProtoMETISが製作された。METISは250台のプロセッサ要素からなる分散メモリ型MIMDタイプ並列計算機として設計されトカマク・プラズマの非線形MHD挙動および磁場リップルによるアルファ粒子損失の計算を行うよう最適化されている。ProtoMETISを用いて、上記問題に対するMETIS構成の性能を評価して満足すべき結果を得た。また、自由電子レーザーのシミュレーション及びトカマク・プラズマのMHD平衡計算もプラズマ・シミュレータ上で効率よく実行できることが確認できた。
功刀 資彰; M.S.Tillack*; M.A.Abdou*
Fusion Technology, 19, p.1000 - 1005, 1991/05
液体金属MHD流れ及び熱伝達を解析する新しい数値解析コード「KAT」が開発された。本コードは、従来の「full」3次元数値解析コードより高いパラメータで相当に複雑な体系の解析が可能である。ここで言う。「full」とは対流項及び粘性項を含む「完全」なMHD方程式系に基づいているという意味である。「KAT」コードは、mesh generatorを有する直交座標系表示に基づくものである。磁場の方向や壁面の電気伝導度は完全に任意であり、単純な単一矩形流路やマニュホールド型の流路の解析も可能である。本コードは、単純な形状について理論解やCore Solution(近似解)を使ってベンチマーク・テストを行なった。本abstract中に示した、電気的絶縁壁を有する矩形流路の解析結果は、流路中央の流束分布において2次元の完全発達流シミュレーションコードの結果、Hartmann層内の流速分布については理論解とほぼ完全に一致した。
竹田 辰興; 常松 俊秀; 徳田 伸二; 栗田 源一; 滝塚 知典
Computational Mechanics 86;Theory and Applications, p.9 - 3, 1986/00
トカマク中の核融合プラズマ挙動を解析する為のMHD計算について述べた。特に、限界ベータ値の解析に関連して線形理想安定性解析に伴う大規模固有値問題及びディスラプションの解析に関連して自由境界非線形抵抗性MHD解析の為の擬真空モデルについて詳しく記した。
藤沢 武夫
JAERI-M 9944, 28 Pages, 1982/02
円環状プラズマの二流体二次元非線型MHDモデルを作成し、時間変化の数値計算を試みた。このモデルではプラズマ粒子電荷による電界を、また自己およひ相互電磁誘導効果を考慮している。プログラムの安定化を図るため、この電界を計算する場合には1より小さい安定化計算係数Cpを導入し、輸送項等の数値計算では簡単のためupstream-downstream差分法を用いている。数値計算例によると、プラズマ粒子の径方向平均輸送速度(または閉じ込め時間)はトカマク実験例に近い値を示す。しかし粒子のドリフト運動には報告されているような高次モードの明確な螺旋流は見られず、また磁気島も見られない。プラズマ密度や温度の高い領域で計算するためには、モデルの安定性、精度をさらに改善し、計算時間も短縮する必要がある。
滝塚 知典; 常松 俊秀; 徳田 伸二; 安積 正史; 栗田 源一; 津田 孝; 伊藤 公孝; 田中 幸夫*; 松浦 俊彦*; 竹田 辰興
JAERI-M 9354, 76 Pages, 1981/02
トカマク・プラズマの数値解析を広範囲にわたり進めている。各種の数値解析モデル(有限要素を用いたMHD方程式のマトリクス解法、時間依存・多次元流体モデル、モンテ・カルロ法を加えた粒子モデル)を用いて多くの計算コードを開発した。これらのコードを適用して、軸対称環状プラズマの平衡(SELENE)、高べ一夕・トカマク・プラズマの時間発展(APOLLO)、INTORトカマクにおける低nのMHD安定性(ERATO-J)および高nのバルーニング・モード安定性(BOREAS)位置的不安定性(AEOLUS-P)や抵抗性内部モード(AEOLUS-I)等の非線形安定性、およびダイバータ機能の解析を行った。
