二次元一般座標系における荷電粒子拡散コードの開発

テカルト座標系におけるz軸回りの対称性を仮定したLevermore ＆ Pomraning理論に基づく二次元一般座標系荷電粒子拡散コードを開発した。このコードにより、種々の密度・温度のプラズマ条件のもと、任意の非直交格子に対して精度良く荷電粒子のエネルギー付与密度を時間・空間依存で計算できる。このコードは計算格子が流体運動に伴い変形するLagrange型二次元流体コードとの結合を想定している。慣性核融合用の統合爆縮コードの開発が現在も大阪大学レーザー核融合研究センターを中心に続けられているが、流体部をLagrange的手法で扱う場合、燃焼計算の途中で格子の変形・ねじれ等に起因して数値計算が破綻(計算の続行が不可能となる状態)する困難な状況に直面しており、有効な解決策は見つけられていないのが現状である。計算格子を固定したEuler型流体コードではこのような問題は原理的に生じない。この観点から、Euler型流体コードとの結合を想定したデカルト座標系の二次元拡散コードを開発した。これを、平板系のプラズマを対象とした二次元流体コードと結合し、荷電粒子の振舞い(エネルギー・運動量付与)がレイリー・テイラー流体不安定性に対して及ぼす効果を解析した。荷電粒子の不安定性の安定化効果、いわゆるfire-polishing効果についても調べた。前述の解析で使用した流体コードは慣性核融合用の爆縮解析コードではなく、慣性核融合用で重要な素過程である、輻射損失等を考慮していない。より実際的な情報を得るためには、爆縮コードを用いた解析が不可欠である。今後は爆縮コードへの多次元拡散コードの組み込みを行い、同様な解析を行うことが課題である。

テカルト座標系におけるz軸回りの対称性を仮定したLevermore ＆ Pomraning理論に基づく二次元一般座標系荷電粒子拡散コードを開発した。このコードにより、種々の密度・温度のプラズマ条件のもと、任意の非直交格子に対して精度良く荷電粒子のエネルギー付与密度を時間・空間依存で計算できる。このコードは計算格子が流体運動に伴い変形するLagrange型二次元流体コードとの結合を想定している。慣性核融合用の統合爆縮コードの開発が現在も大阪大学レーザー核融合研究センターを中心に続けられているが、流体部をLagrange的手法で扱う場合、燃焼計算の途中で格子の変形・ねじれ等に起因して数値計算が破綻(計算の続行が不可能となる状態)する困難な状況に直面しており、有効な解決策は見つけられていないのが現状である。計算格子を固定したEuler型流体コードではこのような問題は原理的に生じない。この観点から、Euler型流体コードとの結合を想定したデカルト座標系の二次元拡散コードを開発した。これを、平板系のプラズマを対象とした二次元流体コードと結合し、荷電粒子の振舞い(エネルギー・運動量付与)がレイリー・テイラー流体不安定性に対して及ぼす効果を解析した。荷電粒子の不安定性の安定化効果、いわゆるfire-polishing効果についても調べた。前述の解析で使用した流体コードは慣性核融合用の爆縮解析コードではなく、慣性核融合用で重要な素過程である、輻射損失等を考慮していない。より実際的な情報を得るためには、爆縮コードを用いた解析が不可欠である。今後は爆縮コードへの多次元拡散コードの組み込みを行い、同様な解析を行うことが課題である。