トカマクプラズマ周辺部に現れる統計的磁場構造領域における熱・粒子輸送過程の解明

阐明托卡马克等离子体周围出现的统计磁场结构区域中的热和粒子传输过程

• 批准号: 02J02408
• 负责人: 小林 政弘
• 金额: $ 0.9万
• 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 JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J02408/
• 关键词: ヘリカル装置; 周辺プラズマ輸送; 3次元モデリング; モンテカルロ法; 国際研究者交流; マックスプランク研究所(ドイツ); トカマク; 3次元流体モデル; ドイツ

核融合科学研究所の大型ヘリカル装置LHDの周辺プラズマの輸送物理を解明するため、3次元プラズマ・中性粒子輸送コードEMC3-EIRENEをLHDのLocal Island Divertor (LID)配位に適用し、解析をおこなった。EMC3-EIRENEはBraginskiiの定常流体方程式をグリーン関数モンテカルロ法によって3次元空間で解くことにより、これまで困難とされてきたエルゴディック中でのプラズマの輸送解析を可能にしている。またプログラムは中性粒子コード、EIRENE、との結合によりダイバータ板上での中性粒子のリサイクリングも計算に取り入れることができる。LHDのように3次元的に複雑な磁場構造を有する装置ではこのようなコードによる解析は不可欠である。今回、実験データとの比較・検討をおこないながら解析を進めた結果、以下のことが明らかになった。LID配位は周辺部のm/n=1/1の比較的大きな磁気島をダイバータのSOL(scrape off layer)として用いるが、ダイバータヘッドとSOL中のプラズマ流の出発点(上流)が極めて近い距離にあるという幾何学的特徴を持っている(〜10cm)。このためダイバータヘッド前面でリサイクリングした中性粒子が直接上流のプラズマ粒子ソース(源)となり得る。これが結果としてプラズマ流の効果的な加速を引き起こすことが明らかになった。場合によってはダイバータに到達する前に音速に達することもある。また、あわせて1次元モデリングも行い、この加速がLID配位に特有の長い磁力線接続長にも起因していることがわかった。実験的には直接プラズマ流速の測定はおこなっていないが、上流と下流の圧力比がほぼ2程度となっており、これは磁力線方向の運動量保存の観点から、プラズマ流が音速程度まで加速されていることを示唆している。このような現象は他のダイバータ装置では観測されておらず、LID配位特有の物理であり、そのダイバータ機能を議論するうえで重要な知見を得たといえる。

Research Institute of Nuclear Fusion Science Large Scale Device LHD Perimeter Transfer Physics Solution 3-Dimensional Transfer Neutrals Transfer EMC3-EIRENE LHD Local Island Divertor (LID) Coordination Application Analysis EMC3-EIRENE Braginskii steady state fluid equations are solved in three-dimensional space by the numerical method. The programmer also integrates the calculation of neutral particles on the board for the combination of neutral particles CORD, EIRENE, and CORD. LHD is a three-dimensional complex magnetic field structure. This time, we will compare the results of the analysis and the results of the analysis. The LID coordination is characterized by m/n=1/1 in the periphery of the SOL(scrape off layer) and by geometric characteristics (~ 10cm). The neutral particles are directly upstream and the neutral particles are directly upstream. The result of this is that the speed of the flow is increasing. When you're in the middle of something, 1-D magnetic field, acceleration, and long magnetic field length characteristic of LID coordination The velocity of the flow is measured directly. The pressure ratio of the upper flow is 2 degrees. The velocity of the flow is measured directly. This phenomenon is related to the physical properties of the LID complex.

项目成果

M.Kobayashi, Y.Feng, F.Sardei, D.Reiter, K.H.Finken, D.Reiser: "3D numerical study of the edge Ergodized plasma in TEXTOR-DED"Nuclear Fusion. 未定. (2004)

M.Kobayashi、Y.Feng、F.Sardei、D.Reiter、K.H.Finken、D.Reiser：“TEXTOR-DED 中边缘 Ergod 的 3D 数值研究”核聚变（2004 年）。

Plasma and neutral transport study of Local Island Divertor configuration in Large Helical Device edge region with 3D Monte Carlo codes

使用 3D 蒙特卡罗代码研究大型螺旋装置边缘区域局部岛偏滤器配置的等离子体和中性输运

• 期刊: Journal of Plasma and Fusion Research (to be published)
• 作者: M.Kobayashi;D.Reiter;Y.Feng;T.Morisaki;S.Masuzaki et al.
• 通讯作者: S.Masuzaki et al.

M.Kobayashi, Y.Feng, F.Sardei, D.Reiter, D.Reiser, K.H.Finken: "Implementation of the EMC3-EIRENE code on TEXTOR-DED : accuracy and convergence study"Contributions to Plasma Physics. 未定. (2004)

M.Kobayashi、Y.Feng、F.Sardei、D.Reiter、D.Reiser、K.H.Finken：“在 TEXTOR-DED 上实现 EMC3-EIRENE 代码：准确性和收敛性研究”对等离子体物理学的贡献待定。 （2004年）

3D numerical transport study of the edge ergodized plasma in TEXTOR-DED

• DOI: 10.1088/0029-5515/44/6/s07
• 发表时间: 2004-06
• 期刊: Nuclear Fusion
• 影响因子: 3.3
• 作者: M. Kobayashi;Y. Feng;F. Sardei;D. Reiter;K. Finken;D. Reiser