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Numerical study on kinetic plasma dynamics in ergodic regions

各态各态等离子体动力学的数值研究

基本信息

批准号：
20K03912
负责人：
森高外征雄
金额：
$ 1.08万
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 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、非軸対称なヘリカル型核融合炉を対象とした大域的運動論シミュレーション、特にダイバータや真空容器壁とプラズマが接触する周辺領域を含む全系シミュレーションの実現を目的としている。閉じ込め磁場や装置形状をシミュレーションに取り入れるために，非構造格子系と粒子法を用いたジャイロ運動論Particle-in-Cellコードを開発してきた。開発したコードを大型ヘリカル装置の炉心領域に応用して実施した、大域的な径電場がプラズマの熱輸送や同位体効果にもたらす影響についての研究を論文にまとめた（T. Moritaka et al., Nuclear Fusion 62, 126059 (2022)）。これに関連して、他の大域的ジャイロ運動論コードや理論的なスケーリング則と、比較可能なパラメータ領域でベンチマークを行った。また、ヘリカルダイバータ近傍の複雑な磁場構造を扱うためのシミュレーション手法開発を進めた。トーラス方向から大きく逸れた磁力線構造をジャイロ運動論モデルで扱うため、数値最適化を使って磁力線に垂直な曲面を生成し、その曲面上に磁力線構造に応じた多階層格子を生成する。さらに曲面との交差判定を含む磁力線追跡や曲面上の数値微分を行うための計算スキームを開発・実装することで、磁場構造に適合した格子系をParticle-in-Cell法の時間ステップサイクルに組み込むことが可能になった。これらは、ヘリカル型核融合炉全系シミュレーションモデルの基幹となる部分である。本成果は招待講演を含む二件の国際学会で発表された。

This study focuses on the kinetic theory of the large area of the non-axially symmetrical Nuclear Fusion Furnace Nuclear Fusion Furnace and the special にダイバータや Vacuum container wall とプラズマが contact する辺区をcontaining む full series シミュレーションの実appear をpurpose としている. Closed magnetic field device shape をシミュレーションにtakenりれるために, non-structural lattice system particles Particle-in-Cell コードを开発してきた. Open the furnace core area of the large-scale ヘリカル device and use it to apply it, and use it to create an electric field in the large area.プラズマのheat transport やisotope effect にもたらす Impact についてのresearch をpaper にまとめた (T. Moritaka et al., Nuclear Fusion 62, 126059 (2022)).これにrelated して, his ジャイロkinesis theory コードや theory's なスケーリングと, more likely なパラメータ field でベンチマークを行った.また, ヘリカルダイバータ near the complex 雑な magnetic field structure をうためのシミュレーション technique 开発を进めた.トーラス大から大きく伊れたMagnetic field line structure をジャイロKinematic theory モデルでうため、Optimization of numerical value をThe magnetic field lines are generated perpendicular to the curved surface, and the magnetic field lines on the curved surface are constructed into a multi-level grid.さらに curved surface and intersection judgment を containing む magnetic field line tracing や number value differential を line on the surface うための calculation スキームを开発・実装することで, magnetic field The structure is suitable for the lattice system and the Particle-in-Cell method. The これらは and ヘリカル type nuclear fusion reactors are all based on the シミュレーションモデルのbased となる part of the である. This achievement is included in two reception lectures presented by the International Society.