Research on formation and sustainment mechanism of turbulent structures by using integrated turbulence diagnostic system in torus

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磁場閉じ込め核融合プラズマにおいてプラズマが自発的に形成する乱流構造は粒子・熱輸送を増加・抑制するので、閉じ込め改善のためにはその形成機構の理解が必要である。本研究ではトーラス形状磁化プラズマにおける多空間スケール揺動間の非線形相互作用を数値シミュレーションにより定量的に評価することができるシステムの構築およびそれを用いた解析を通じて、プラズマ乱流におけるメゾおよび巨視的構造形成機構の詳細を解き明かす。本年度も引き続きトーラス統合乱流診断システムの開発を進めた。またトカマクプラズマの3次元乱流シミュレーションを通じて粒子輸送過程の解析を行った。前者に関しては、オブジェクト指向プログラミングを適用したプラズマ3次元揺動場解析プラットフォームの拡張を行った。複雑な3次元形状をしたプラズマからの観測模擬のために、観測視線を考慮したデータ抽出基盤ルーチン群の整備、およびそれらを組み合わせた重イオンビームプローブ模擬をはじめとする複数種類の観測模擬ルーチンの開発を行った。後者に関しては、トカマクプラズマの大域的簡約MHDコードを使用して、周辺近傍に密度こぶ状分布が加えられた時にプラズマ乱流が密度変化に果たす役割の検討を行った。本年度開発した揺動場解析プラットフォームを利用して、小さいながらも中心プラズマ密度上昇に必要な内向き粒子流束が乱流の非線形過程によって生じ得ることを示した。このようにトーラス統合乱流診断システムを実験比較プラットホームとして確立するための基盤整備を進め、それによる物理機構解明につなげることができた。