Impact of turbulence on the transport of energetic particles

湍流对高能粒子传输的影响

• 批准号: 17K06991
• 负责人: 石澤 明宏
• 金额: $ 3.16万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17K06991/
• 关键词: プラズマ閉じ込め; 非線形; 乱流; MHD; 燃焼プラズマ; 数値シミュレーション; ジャイロ運動論; プラズマ・核融合; 高エネルギー粒子; シミュレーション

磁場閉じ込め型核融合装置において燃焼プラズマを維持するためには、燃焼によって生じた高エネルギー粒子とそれによって加熱される燃料プラズマそれぞれの良好な閉じ込めを両立させることが必要である。本研究は、この燃焼プラズマの閉じ込め悪化を引きおこす主要な原因となる電磁流体不安定性（MHD）と乱流輸送を、世界最先端である大域的電磁的ジャイロ運動論シミュレーションを用いて評価することに成功した。高エネルギー粒子の閉じ込めは高エネルギー粒子駆動のマクロな電磁流体不安定性（トロイダルアルフェン固有モード、TAE）によって劣化され、一方、ミクロスケールを持つドリフト波乱流による輸送は燃料プラズマの閉じ込めを低下させる。本研究では、従来の研究と異なり、TAEと乱流のマルチスケール相互作用を初めて計算し、この相互作用の下で高エネルギー粒子および燃料プラズマの熱・粒子輸送を同時に評価した。その結果、TAEとドリフト波乱流の相互作用は、乱流揺動を波数空間と実空間の両方で同時に広げることを新たに示した。そしてその結果、揺動振幅は増大し、高エネルギー粒子の輸送及び燃料プラズマの輸送両方を増大させ、燃焼プラズマの閉じ込めを悪化させることを明らかにした。本年度は、乱流のマルチスケール相互作用を定量的に評価するために、非線形エントロピー（自由エネルギー）移送を調べた。その結果、イオン温度勾配乱流は、実空間におけるE×B乱流対流によるグローバルなエントロピー移動に起因する新たなメカニズムによって飽和することを明らかにした。乱流に付随するエントロピーの径方向への移動は、磁場揺動の影響を避けるために乱流の最も活発な領域の両側でグローバルな帯状流を生成し、その結果グローバルな帯状流の励起が抑制されず、乱流の定常状態を導く。この成果をNulcear Fusion誌に発表した。

The magnetic nuclear fusion device (MNF) is used to maintain the safety of the nuclear fusion device (MNF). It is necessary to increase the level of fuel and fuel in the nuclear fusion device. The main cause of this study is the instability of electro-magnetic fluids (MHD), turbulence transport, and the world's leading technology in the field of electromagnetics. in this study, the main causes of this study are electromagnetism instability (MHD), turbulence transport, and the world's most advanced electromagnetism. The stability of the electromagnetohydrodynamic fluid (TAE) is not stable because of the high temperature distribution of the particles. The instability of the electromagnetohydrodynamic fluid (EMF) is not stable. One party is responsible for the deterioration of the temperature. One side of the engine is responsible for the turbulence of the fuel. The purpose of this study is to study the initial calculation of the interaction between particles and particles in the presence of turbulence, turbulence and interaction in TAE. The results of the test, the TAE response, the turbulence interaction, the turbulence wave number, the space response, the space response, the simultaneous response, the response, the new signal, the wave number, the number of waves, the number of waves, the number of waves and the number of waves. The results of the experiment, the amplitude range of motion, the delivery of particles and the price of fuel are very sensitive to the results of the experiment, the results of the experiment, the amplitude range, the amplitude range, the temperature, the temperature and the temperature. This year, the quantitative transfer of turbulence and interaction is due to the transfer of non-specific information (free circulation). The result of the experiment, the temperature distribution of turbulence, space temperature, E × B, space temperature, temperature, In the direction of the train path, the turbulence is caused by the movement of the magnetic field, the avoidance of the turbulence, the generation of the current in the most active field, and the results. the results show that the flow causes the suppression of the disturbance and the steady state of the turbulence. "results" Nulcear Fusion "table".

项目成果

Two types of helical-core equilibrium states in tokamak plasmas

托卡马克等离子体中两种类型的螺旋核平衡态

• DOI: 10.1088/1361-6587/ac828c
• 发表时间: 2022
• 期刊: Plasma Physics and Controlled Fusion
• 影响因子: 2.2
• 作者: Kawagoe S;Ishizawa A;Aiba N;Nakamura Y
• 通讯作者: Nakamura Y

Multi-scale interactions of microtearing turbulence in the tokamak pedestal

托卡马克基座中微撕裂湍流的多尺度相互作用

• DOI: 10.1088/1741-4326/abba49
• 发表时间: 2020
• 期刊: Nuclear Fusion
• 影响因子: 3.3
• 作者: Pueschel M.J.;Hatch D.R.;Kotschenreuther M.;Ishizawa A.;Merlo G.
• 通讯作者: Merlo G.

シャフラノフシフトに影響された乱流輸送の磁気シア依存性

沙克拉诺夫位移影响的湍流传输的磁剪切依赖性

• 发表时间: 2020
• 作者: 中谷滉平;石澤明宏;中村祐司;前山伸也;渡邉智彦
• 通讯作者: 渡邉智彦

Lecture on Parity of MHD fluctuations

MHD波动平价讲座

• 发表时间: 2023
• 作者: 石澤明宏;今寺賢志;中村祐司;岸本泰明;Akihiro Ishizawa
• 通讯作者: Akihiro Ishizawa

Saturation mechanism of ion temperature gradient driven turbulence in finite beta tokamaks studied by global gyrokinetic simulation

全局回旋模拟研究有限β托卡马克中离子温度梯度驱动湍流的饱和机制

• 发表时间: 2022
• 作者: A. Ishizawa;H. Masui;K. Imadera;Y. Kishimoto;Y. Nakamura
• 通讯作者: Y. Nakamura