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トーラスプラズマにおける非線形MHD不安定性に対するプラズマ流の影響の解明

阐明等离子体流对环面等离子体中非线性 MHD 不稳定性的影响

基本信息

批准号：
04J03822
负责人：
佐藤雅彦
金额：
$ 2.18万
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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

トカマク型核融合炉では、抵抗性壁モードの抑制は重要課題の一つである。本研究では、簡約化MHD方程式を基礎方程式として、抵抗性壁モードの非線形シミュレーションを行った。本年度は、ポロイダル回転が存在するもとでの2次元シミュレーションにより得られた計算結果の物理機構について、より詳細な解析を行った。回転の小さい領域では「壁モード」が、回転の大きい領域では「プラズマモード」が不安定であることが知られている。シミュレーションによれば、壁モードは飽和レベルが初期回転の大きさに依存しないが、プラズマモードは飽和レベルが減少することが分かった。この原因は、次の様に説明することができる。プラズマ中に作用する減速トルクは、抵抗壁における摂動磁場の振幅と、モード構造のねじれ度の積に依存する。回転を大きくすると、モードはよりねじれた構造になり、そして磁場は抵抗壁にしみ込みにくくなる。したがって、回転には減速トルクを増大させる効果と、減少させる効果の相反する効果が存在する。壁モードは壁に対してほぼ静止しているため、モード構造がねじれやすい性質を持つ。そのため、回転を大きくすると減速トルクは増大し、非線形状態において回転がほぼ零に減速される。一方、プラズマモードはモードが壁に対して回転しているため、壁モードと比較するとモード構造のねじれ度の増加が小さい。そのため、ねじれの効果よりも壁に摂動磁場がしみ込みにくくなる効果が支配的となり、回転を大きくすると減速トルクは逆に減少する。このため、非線形状態においても回転が維持される。このような、回転に対する減速トルクの依存性の違いが、飽和レベルの依存性と関係することを明らかにした。本コードでは、オーム則における拡散項の陰的処理の計算負荷が大きい。コードの3次元化で計算量が大幅に増加するが、アルゴリズムの改良とMPIによる並列化により、大幅な計算時間の短縮にも成功した。

A key issue in the suppression of nuclear fusion furnaces is resistance. In this study, the simplified MHD equation is proposed to be applied to non-linear solutions of the resistance wall. This year, we will analyze the physical mechanism of the calculation results in detail. In the small domain of the loop, there is a "wall", and in the large domain of the loop, there is a "wall". In the early stages of recovery, the saturation of the wall and the reduction of the saturation of the wall are dependent on each other. The reason for this is the explanation of the second time. The amplitude of the dynamic magnetic field and the product of the structure of the resistance wall depend on the deceleration effect of the resistance wall. The structure of the magnetic field and the resistance of the magnetic field are different. The effect of deceleration, reduction and reversal of effects exists. The wall is still in the middle of the wall, and the wall structure is still in the middle of the wall. In the case of non-linear states, the speed of rotation is reduced to zero. A small increase in the degree of structural damage caused by the wall and the wall. The effect of the magnetic field on the wall is to reduce the velocity of the magnetic field. The non-linear state is maintained. The relationship between these two factors is clearly defined by the relationship between these two factors. The computational load of the negative processing of the discrete term is large. The calculation amount of the three-dimensional transformation of the computer has been greatly increased, and the improvement of the MPI and the parallel transformation have been successfully shortened.