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

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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。