Study of global and dynamical plasma transport physics in 3D magnetic configuration based on first principle simulation

基于第一原理模拟的 3D 磁构型全局和动态等离子体输运物理研究

基本信息

  • 批准号:
    19K03801
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2019-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究課題では、複雑な3次元非軸対称磁場をもつステラレータ型の磁場閉じ込め装置におけるプラズマ輸送現象を対象として、乱流および衝突性(新古典)輸送と加熱入力等で決まる大域的輸送や分布形成の物理を探求し、その機構を明らかにすることを目的としている。磁場閉じ込めプラズマの大域的輸送やそれによる分布形成過程を取り扱うためには、第一原理であるジャイロ運動論方程式に基づき、かつ従来的な揺らぎと背景分布のスケール分離を仮定しない、大域的full-fジャイロ運動論シミュレーションを行う必要がある。本課題の具体的な目標は、保存型解法に基づいた大域的full-fジャイロ運動論コードであるGT5Dを3次元磁場配位に拡張し、3次元磁場下における大規模乱流シミュレーションを実施することで3次元磁場プラズマの大域的輸送特性を調べることである。今年度は、前年度までに開発した3次元磁場版GT5Dを用いて、磁場閉じ込めプラズマの輸送の主要因となっているイオン温度勾配によって駆動される微視的乱流の基礎的性質を調べることを目的とした線形解析を主として行った。乱流の線形成長率や周波数の波数依存性について、従来の局所解析モデルと比較し、定性的に一致する結果を得た。また、線形固有関数の形状についても定性的に妥当な結果が得られることを確認した。一方で、イオン温度勾配を強くした場合には、モードが単純な線形成長ではなく振動しながら成長する現象が見られた。これは、未確定ながら、温度勾配に由来するドリフトの大域的なシアによるものと考えられ、3次元プラズマの乱流輸送における大域的効果として、今後より詳細な比較・検証を行うことを予定している。
This research topic is to explore the physics of transport and distribution in large areas, and to clarify the mechanism of transport and distribution in large areas, such as transport phenomena, turbulence, conflicting (neoclassical) transport and heating forces, etc. The process of forming the distribution of the magnetic field in the large domain is necessary for the first principle of the motion theory equation, the background distribution and the separation of the magnetic field. The specific purpose of this project is to solve the problem of large-scale full-f motion theory based on GT5D and three-dimensional magnetic field coordination, and to adjust the transport characteristics of large-scale turbulence in three-dimensional magnetic field. This year, the previous year, the development of the three-dimensional magnetic field version GT5D, magnetic field closure, transmission and the main reasons for the temperature adjustment, the basic nature of the turbulence of the Weishi app, the main purpose of linear analysis. Turbulence line formation rate, wave number dependence, local analysis, comparison, qualitative consistency and results are obtained. The shape of the line is related to the shape of the number. The qualitative result is confirmed. When the temperature of one side is adjusted strongly, the pure line will form a long vibration and grow. The results of large-scale turbulent transport in three-dimensional space are discussed in detail below.

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Neoclassical transport simulations with an improved model collision operator
使用改进的模型碰撞算子进行新古典运输模拟
  • DOI:
    10.1063/5.0047204
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    S. Matsuoka;H. Sugama;and Y. Idomura
  • 通讯作者:
    and Y. Idomura
乱流抑制配位創成に向けた乱流モデリングおよび数理計画探索
用于创建湍流抑制配置的湍流建模和数学编程搜索
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    仲田資季;松岡清吉;沼波政倫
  • 通讯作者:
    沼波政倫
Kinetic simulations for multi-species plasma transport in LHD
LHD 中多物质血浆传输的动力学模拟
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Ishida;H. Ogino;A. Iyo;N. Takeshita;H. Eisaki;K. Kawashima;K. Iida;K. Munakata;A. Nakao;K. Yanagisawa;Y. Kobayashi;K. Kimoto;H. Abe;M. Imai;J. Shimoyama;D. Kagerbauer;S. Holleis;M. Eisterer;Masanori Nunami
  • 通讯作者:
    Masanori Nunami
Improved Prediction Scheme for Turbulent Transport by Combining Machine Learning and First-Principle Simulation
结合机器学习和第一原理仿真改进湍流传输预测方案
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M. Nunami;S. Toda;M. Nakta;H. Sugama
  • 通讯作者:
    H. Sugama
Magnetic-geometry-induced activation of zonal flows in magnetically confined plasma turbulence
磁约束等离子体湍流中的磁几何诱导的层流激活
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M. Nakata;S. Matsuoka;M. Nunami
  • 通讯作者:
    M. Nunami
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松岡 清吉其他文献

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Simulation studies of the interaction between turbulent and neoclassical transport in three-dimensional magnetic plasma based on the global first principle model
基于全局第一性原理模型的三维磁等离子体中湍流与新古典输运相互作用的模拟研究
  • 批准号:
    23K03364
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.58万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

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太陽表面の多波長観測で探る、3次元磁場構造と活動現象の発生メカニズム
通过太阳表面多波长观测探索三维磁场结构及活动现象产生机制
  • 批准号:
    02J01864
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 2.58万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
超伝導コイルの作る3次元磁場分布精密測定法の開発
超导线圈三维磁场分布精密测量方法开发
  • 批准号:
    03452190
  • 财政年份:
    1991
  • 资助金额:
    $ 2.58万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
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