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プラズマ乱流の大域的シミュレーションと乱流計測法に関する研究

等离子体湍流全局模拟及湍流测量方法研究

基本信息

批准号：
11J05218
负责人：
西村征也
金额：
$ 1.54万
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：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、磁場閉じ込め核融合プラズマにおける多種の不安定性の混在する状態について理論解析および数値シミュレーションを行い、得られた結果を核融合科学研究所のヘリカルプラズマ実験装置Large Helical Device (LHD)における実験計測と直接比較することにより、複雑なプラズマ乱流現象の一端を解明することを目的とする。平成25年度は以下の2つの研究に取り組んだ。(1)共鳴磁場摂動(RMP)印可時のプラズマの応答に関する理論と実験の比較一昨年度および昨年度の研究において、RMPによる磁気島に関するプラズマフローを含む理論をヘリカルプラズマ特有の磁力線曲率の効果を含むモデルへと拡張し、これを数値的に解くためのコードを開発した。本年度は、理論予測および数値シミュレーション結果をLHDにおける計測データと直揺比較した。特に、磁気島がフローの効果で消滅する過程において、磁気島の位相角の変化を磁場揺動の位相角の変化へと変換することで、LHDの磁気計測データがよく再現されることが示された。(2)高エネルギーイオンによって駆動されるMHDモード昨年度の研究に引き続き、MEGAコードを用いてLHDにおける高エネルギーイオンによって駆動されるトロイダルアルフベン固有モード(TAE)のシミュレーションを行った。本年度は、非線形段階におけるTAEと高速エネルギーイオンの間のエネルギー交換について詳細な解析を行った。また、本年度はLHDにおいて昨年度に観測された魚骨型振動を記述するための理論モデルの導出に着手した。捕捉高エネルギーイオンの効果を含むMHDのエネルギー原理を導出した。ヘリカル系においては背景磁場がリップル構造を持つために波-粒子共鳴条件が拡張され、捕捉高エネルギーイオンのドリフト速度とは異なる位相速度を持つMHDモードが不安定化されうることが新たに見いだされた。

In this study, we conducted theoretical analysis and numerical analysis of the mixed state of various instabilities in the magnetic field and nuclear fusion, and obtained the results of measurement and direct comparison of the large helical device (LHD) at the Institute of Nuclear Fusion Science. Heisei 25 years ago, the following 2 research groups were selected. (1)A comparison between the theory and practice of magnetic resonance magnetic field (RMP) printing and the research of magnetic resonance magnetic field (RMP) printing in the past year. This year, the theoretical forecast and the results of the LHD are compared. In particular, the magnetic field of the magnetic island is reduced by the change of the phase angle of the magnetic field. (2)The MHD model was developed for the study of high temperature and high temperature, and the MEGA model was developed for the study of high temperature and high temperature in the LHD model. This year, the non-linear segment of TAE and high-speed production and exchange of high-speed production and exchange of high-speed production. This year, the LHD was tested and the fishbone vibration was described. The results of capturing high quality products include the principle of MHD production. The background magnetic field, the structure, the wave-particle resonance condition, the tension, the capture of the high frequency field, the velocity, the phase velocity, the instability, the MHD, the new structure, the stability, the stability, the stability.