能動制御を用いた超高ベータ球状トーラス配位の生成・維持

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平成28年度は主に数値シミュレーションにより磁場反転配位(FRC)生成過程である異極性合体プロセスの素過程の解明に取り組んだ。超高ベータ球状トカマク生成の元となるFRCは”異極性スフェロマック合体法”によって生成されるが，その合体の素過程には磁気リコネクションを含み，また合体法では非MHD効果であるHall効果の空間特性長であるイオン慣性長がプラズマ配位のサイズ(プラズマ小半径)に比べ無視できないという特徴がある。本年度の研究では異極性合体におけるHall効果に関してHall-MHDシミュレーションにより検証を行った。平成27年度に開発を行った2次元/3次元Hall-MHDコードを核融合科学研究所のスーパーコンピュータ(プラズマシミュレータ)での実行に適したMPI並列化などを施し，空間的に高解像度でのシミュレーションを行うことで合体プラズマ全体の大域的構造と磁気リコネクションの微細構造を同時に解いた。2次元Hall-MHDシミュレーションでは異極性合体において電場におけるHall項の発生領域がリコネクション上流側ではおよそイオン慣性長のスケールであり，リコネクション下流側ではイオン慣性長より十分に大きいスケールで分布していることが明らかになった。また，Hall効果による配位全体の物理量の分布の形成に関してもHall効果が大域的な寄与をすることがわかった。他，3次元効果に関しても検証を行い，異極性合体中の3次元性の不安定がMHDとHall-MHDで定量的のも定性的にも発現の仕方が異なることを明らかにした。以上の成果を学会発表，論文誌として本年度は発表した。