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Next Generation Fusion Reactor Design: Existence and Symmetry of Magnetofluidostatic Equilibria in Bounded Domains

下一代聚变反应堆设计：有界域中磁流体静力平衡的存在性和对称性

基本信息

批准号：
21K13851
负责人：
佐藤直木
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、ユークリッド空間の連続対称性を持たない有界領域における、理想電磁流体方程式の平衡解の存在条件を明らかにすることである。本課題に対して、2022年度では下記研究成果を上げた：1.次世代核融合炉の設計において炉形の実現可否は炉内プラズマ支配方程式（理想電磁流体方程式）の平衡解の存在有無により決まる。しかし、優れた閉じ込め能力を持つとされている対称性を持たない炉形の支配方程式は、楕円双曲型であるため、平衡解の存在は未だ知られていない。本年度では、非等方圧力理想電磁流体平衡方程式において、準対称性を持つ磁場の存在を証明し（N. Sato, Scientific Reports 12, 11322, 2022）、ユークリッド空間の連続対称性を持たない磁場の存在を証明した（N. Sato and M. Yamada, arXiv:2211.10757）。またこれらの結果を三つの招待講演にて報告した。2. 理論プラズマ物理及び核融合科学では、電磁場乱流及び速度場乱流の理解と制御は重要課題となっている。本年度では、静電ポテンシャル乱流を記述する長谷川三間方程式を任意の磁場形状に一般化する方程式を開発した（N. Sato and M. Yamada, Journal of Plasma Physics 88, 3, 2022）。また、任意の幾何学を持つ局面上の渦度方程式を導出した（N. Sato and M. Yamada, Journal of Mathematical Physics 63, 093101, 2022）。3. 磁場中にプラズマが生成する構造について、無衝突電子陽電子プラズマの統計平衡を導出した（N. Sato, Physics of Plasmas 30, 042503, 2023）。

The purpose of this study is to clarify the existence conditions of equilibrium solutions of ideal electromagnetic fluid equations. 1. The design of the next generation nuclear fusion furnace, whether the furnace shape can be realized or not, and whether the equilibrium solution of the governing equation (ideal electromagnetic fluid equation) exists or not. The existence of equilibrium solutions is unknown. This year, the existence of a magnetic field with anti-symmetric and anti-symmetric pressure ideal electromagnetic fluid equilibrium equations was proved (N. Sato, Scientific Reports 12, 11322, 2022), the existence of magnetic fields in space symmetry and continuity (N. Sato and M. Yamada, arXiv:2211.10757）。The results of the meeting were reported. 2. Theory, physics and fusion science are important topics in understanding and controlling electromagnetic field turbulence and velocity field turbulence This year, the equation of Hasegawa Sanma, which describes electrostatic turbulence, is generalized for arbitrary magnetic field shapes (N. Sato and M. Yamada, Journal of Plasma Physics 88, 3, 2022）。The vorticity equation of arbitrary geometry is derived from N. Sato and M. Yamada, Journal of Mathematical Physics 63, 093101, 2022）。3. The statistical equilibrium of electron and positron in magnetic field is derived. Sato, Physics of Plasmas 30, 042503, 2023）。

项目成果

期刊论文数量（25）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Hasegawa-Mima equation in magnetic fields with arbitrary topology

任意拓扑磁场中的长谷川-美马方程

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
N. Sato;Z. Qu;D. Pfefferle;and R. L. Dewar;N. Sato;N. Sato;N. Sato;N. Sato;N. Sato and M. Yamada;N. Sato and M. Yamada
通讯作者：
N. Sato and M. Yamada

Existence of ideal magnetofluidostatic equilibria with non-constant pressure in asymmetric domains,

在不对称域中存在具有非恒定压力的理想磁流体静力平衡，