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Analysis of collapse phenomena in heliotron plasma based on paradigm shift including net current

基于范式转换（包括净电流）的日光管等离子体塌陷现象分析

基本信息

批准号：
20K03909
负责人：
市口勝治
金额：
$ 2.75万
依托单位：
National Institute for Fusion Science
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 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03909/
关键词：
磁場閉じ込め核融合プラズマ電磁流体力学ヘリオトロン圧力駆動型モード非線形数値シミュレーション構造変化非線形遷移大型ヘリカル装置（LHD)遷移現象核融合プラズマ崩壊現象電磁流体力学的（MHD)安定性数値シミュレーション非共鳴モード

项目摘要

2022年度は、2021年度まで行ってきた圧力駆動型モードの非線形遷移について拡張を行った。2021年度では、ヘリオトロン配位において正味トロイダル電流が流れた場合について、交換型モードから非共鳴の圧力駆動型モードへの非線形遷移が生じうることを示した。一方、ヘリオトロン配位である大型ヘリカル装置での実験では、トーラスプラズマの小半径を小さくしてアスペクト比を大きくした場合には、正味トロイダル電流を流さなくてもベータ値を上昇させた際に崩壊現象が観測されている。この場合においても、崩壊時の支配的な成分のモード数は(m,n)=(1,1)である。この観測結果は、モード数が大きいほど線形成長率が大きいという、圧力駆動型不安定性に対する線形理論では説明ができない。そこで、この配位に対して、3次元MHD数値シミュレーションを行った。実験に対応する磁場配位を用い、ベータ値が2.4%、2.6%、3.2%、3.7%での、正味トロイダル電流のない三次元平衡をHINTコードを用いて計算した。そして、それぞれの平衡に対して、MIPSコードを用いて、摂動の時間発展を追跡した。その結果、どの平衡においても、線形領域では、典型的な交換型不安定性が支配的に成長した。しかし、非線形領域では、ベータ値によって様相が異なっている。ベータ値が2.6%以下の場合には、線形領域で支配的であった(2.2)成分が、そのまま支配的となり、全圧力の分布は横長に変形して崩壊する。これに対して、ベータ値が3.2%以上の場合には、支配的な成分が線形領域での(3,3)成分から(1,1)成分へと移行する。全圧力分布においても、コア領域が一方向へシフトする変形を伴った崩壊が見られた。この結果は、アスペクト比が大きい場合には、ベータ値が高くなると高モード数の交換型モードから(1,1)成分への非線形遷移が生じ得ることを示唆している。

In 2022 and 2021, we will continue to conduct research on non-linear migration of high-pressure mobile phones. In 2021, it was shown that the non-linear migration of the exchange-type, non-resonant, voltage-dynamic, and non-linear migration of the exchange-type, non-resonant, voltage-dynamic, and current-flow situations occurred. On the one hand, the reality of large-scale optical devices with optical coordination is that the small radius of the optical disk is small and the ratio of optical disk to optical disk is large. However, when the positive optical current flows, the event value increases, and the collapse phenomenon is observed. In this case, the number of dominant components in the breakdown is (m,n)=(1,1). The results of these measurements are as follows: the number of lines is large, the length of line formation is large, and the linear theory of pressure dynamic instability is explained. 3-D MHD values are calculated by using the coordinate system. For example, the magnetic field coordination value is 2.4%, 2.6%, 3.2%, 3.7%, and the three-dimensional equilibrium of the positive current is calculated. The balance of power, power, and time is tracked. As a result, equilibrium, linear domain, typical exchange-type instability dominate growth. In the non-linear domain, there is a difference between the two. When the value is 2.6% or less, the linear domain is dominated by (2.2) components, and the distribution of the total pressure force is horizontally changed. In the case where the value is 3.2% or more, the dominant component is the linear domain, the (3,3) component, the (1,1) component, and the transition. The total pressure distribution in the middle of the wall, the wall area and the shape of the wall are different. The results show that the non-linear migration of the commutative (1,1) components occurs when the ratio of the components to the matrix is high.

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Numerical Analysis of Non-Resonant Mode in LHD Partial Collapse with Net Toroidal Current

带有净环形电流的 LHD 部分塌陷非谐振模式的数值分析

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Katsuji ICHIGUCHI;Yasuhiro SUZUKI;Yasushi TODO;Satoru SAKAKIBARA;Yuki TAKEMURA;Benjamin A. CARRERAS;Linda SUGIYAMA
通讯作者：
Linda SUGIYAMA

NON-RESONANT GLOBAL MODE IN LHD PARTIAL COLLAPSE WITH NET TOROIDAL CURRENT

LHD 部分崩溃且净环形电流下的非谐振全局模式

DOI：
10.1088/1741-4326/ac3292
发表时间：
2021
期刊：
Nuclear Fusion
影响因子：
3.3
作者：
K. Ichiguchi;Y. Suzuki;Y. Todo;S. Sakakibara;K. Ida;Y. Takemura;M. Sato ;L.E. Sugiyama and B.A. Carreras
通讯作者：
L.E. Sugiyama and B.A. Carreras

ヘリオトロンプラズマにおける圧力駆動型モードの非線形遷移

日光管等离子体中压力驱动模式的非线性转变