多粒子種グローバル運動論コードによる選択的加熱を用いた輸送制御方法の開拓

使用多粒子物种全局动力学代码开发选择性加热的输运控制方法

基本信息

批准号：
20K03903
负责人：
今寺賢志
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03903/
关键词：
核融合プラズマ乱流輸送ジャイロ運動論粒子輸送選択的加熱沿磁力線座標系 GPU並列ジャイロ運動論シミュレーション内部輸送障壁燃料粒子補給輸送モデリングニューラルネットワーク核融合プラズマ科学大規模シミュレーション

项目摘要

令和4年度の主な成果は以下の2点である。(1) 選択的加熱による粒子輸送の制御グローバルなジャイロ運動論シミュレーションを行い，ITGモード乱流とTEM乱流を選択的に励起した場合の粒子輸送の差異について解析した。その結果，イオン/電子加熱によってイオン/電子温度を共に急峻にしたケースで，粒子ピンチとそれに伴う密度ピーキングが起きることを明らかにした。この粒子ピンチはイオン加熱によってイオン温度勾配のみが急峻な場合，あるいは電子加熱によって電子温度勾配のみが急峻な場合には起きないことから，選択的加熱によって粒子輸送の制御が可能であることを示唆している。(2) 沿磁力線座標系の導入とコアプラズマを対象としたグローバルなジャイロ運動論シミュレーション沿磁力線座標系をグローバルジャイロ運動論コードGKNETに導入することで，磁気面座標系や円筒座標系では解像するのが困難であった高ポロイダルモード数の不安定性をポロイダル方向に少ないメッシュ数で解像できるようにした。また，GKNETとトカマク平衡計算コードを結合するインターフェースを導入することで，従来のGKNET では扱えなかった上下非対称平衡を含むトカマク実平衡を用いたシミュレーションを可能にした。加えてそれらの検証のため，この拡張したバージョンを用いて，JT-60SA ITER-like 平衡におけるコアプラズマを対象としたグローバルなジャイロ運動論シミュレーションを行った結果，高ポロイダルモード数の線形ITG不安定性を解像するために必要なメッシュ数が，磁気面座標系を用いる場合と比較して1/94 に削減できることを実証した。

2022财政年度的两个主要结果是以下几点。（1）通过选择性加热全局陀螺仪模拟控制颗粒传输，以分析当ITG模式湍流和TEM湍流被选择性激发时粒子传输的差异。结果，可以发现，在离子/电子温度都通过离子/电子加热升高的情况下，颗粒捏和相关的密度峰值发生。当仅由于离子加热而仅离子温度梯度陡峭，或者仅由于电子加热而陡峭时，就不会发生这种粒子捏合，这表明选择性加热可以控制颗粒的传输。（2）通过将磁场线坐标系统引入全球陀螺仪代码GKNET来引入针对核心等离子体的磁场线坐标系统和全球旋能模拟，我们使得能够解决高多型模式数字的不稳定性，这是在磁性平面坐标系统和cylindrindical sodyne consection和Cylindrical Systems中难以解决的，并使用小梅什群（ProitieD）shess norke of MeShess，这是很难解决的。此外，通过引入一个将GKNET与Tokamak均衡计算代码相结合的接口，使用实际的Tokamak平衡模拟，包括上下不对称的平衡，这无法通过常规GKNET来处理。此外，为了验证这些扩展版本，我们对JT-60SA ITER样平衡进行了核心等离子体的全局旋能模拟，与使用磁性平面坐标相比，可以减少1/94的线性ITG不稳定性所需的网格数量。

项目成果

期刊论文数量（34）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

プラズマ現象を支配する偏微分方程式の推論アルゴリズム開発

开发控制等离子体现象的偏微分方程的推理算法

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
永野李央;今寺賢志
通讯作者：
今寺賢志

プラズマダイナミックスを支配する微分方程式の推論

控制等离子体动力学的微分方程的推论

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
今寺賢志;永野李央;高須亮磨
通讯作者：
高須亮磨

磁気島内部の分布形成におけるfull-fジャイロ運動論シミュレーション

磁岛内分布形成的全f回旋模拟

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
武藤幹弥;今寺賢志;岸本泰明
通讯作者：
岸本泰明

Effects of magnetic island on profile formation in flux-driven ITG turbulence

磁岛对磁通驱动 ITG 湍流中轮廓形成的影响

DOI：
10.1063/5.0081125
发表时间：
2022
期刊：
Physics of Plasmas
影响因子：
2.2
作者：
Muto Mikiya;Imadera Kenji;Kishimoto Yasuaki
通讯作者：
Kishimoto Yasuaki

Global gyrokinetic nonlinear simulations of kinetic infernal modes in reversed shear tokamaks

DOI：
10.1063/5.0013349
发表时间：
2020-09
期刊：
Physics of Plasmas
影响因子：
2.2
作者：
Y. Ishida;A. Ishizawa;K. Imadera;Yasuaki Kishimoto;Yuji Nakamura
通讯作者：
Y. Ishida;A. Ishizawa;K. Imadera;Yasuaki Kishimoto;Yuji Nakamura

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今寺賢志其他文献

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DOI：
10.2465/gkk.151119
发表时间：
2016
期刊：
Japanese Magazine of Mineralogical and Petrological Sciences
影响因子：
0
作者：
今寺賢志;李継全;岸本泰明;永嶌真理子
通讯作者：
永嶌真理子

熱源駆動型イオン温度勾配モード乱流におけるエントロピーバランス

热源驱动离子温度梯度模式湍流中的熵平衡

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
今寺賢志;中島大地;岸本泰明;Kenji Imadera and Yasuaki Kishimoto;今寺賢志，石澤明宏，中島大地，武藤幹弥，Zhihao Qin，Wei Wang，岸本泰明;武藤幹弥，今寺賢志，岸本泰明
通讯作者：
武藤幹弥，今寺賢志，岸本泰明