Study of spontaneously reciprocal formation processes of radial transport and plasma rotation in plasmas with impurities

含杂质等离子体中径向输运和等离子体旋转自发交互形成过程的研究

• 批准号: 22K03574
• 负责人: 本多 充
• 金额: $ 2.25万
• 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: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03574/
• 关键词: 核融合理論・シミュレーション; 炭素不純物; スーパーステージングモデル; ソースモデル; プラズマ回転; 不純物輸送

科研費にて購入したワークステーション上に数値計算プログラミング環境を整備し、本課題の中心となるTASK/TXコードの開発実行環境を構築した。TASK/TXの不純物拡張は、既存のトカマク実験で主たる不純物種となる炭素を扱う前提で進めている。昨年度までのTASK/TXは不純物として完全電離の炭素イオンしか扱うことが出来ず、炭素は不純物主であるがゆえに壁などから中性粒子としてプラズマ内に混入してくる過程を模擬することができなかった。そこで、スーパーステージングモデルを用いて炭素を取り扱えるように改良した。スーパーステージングモデルでは、複数の価数状態の炭素を一つの粒子種として取り扱う事ができる。核融合プラズマは高温であるため、炭素は短時間で完全電離してしまう。そのため、0価から5価までの炭素を一つの粒子種として扱うこととした。スーパーステージされた炭素は方程式上は中性粒子として扱い、ソース・シンクモデルによってスーパーステージド炭素を供給している。炭素はダイバータ標的版から叩き出される割合、ポンプで排気される割合など様々な物理的・化学的プロセスを0次元モデルとしてまとめ、ソース・シンク項としてTASK/TXに実装した。任意係数による調整がまだ必要ではあるものの、長時間シミュレーションによって、炭素の輸送損失と外部からの供給が釣り合う定常状態に到達可能である事を示した。本成果に基づき、第39回プラズマ・核融合学会年会にて口頭発表を行った。

KeYanFei に て buy し た ワ ー ク ス テ ー シ ョ ン に on the numerical calculation プ ロ グ ラ ミ ン を servicing し グ environment, this topic の center と な る TASK/TX コ ー ド の open 発 line be environment を construct し た. TASK/TX の impurity content company, zhang は, existing の ト カ マ ク be 験 で main た る not pure species と な る carbon を Cha う premise で into め て い る. Yesterday's annual ま で の TASK/TX は impurity content と し て completely ionization の carbon イ オ ン し か Cha う こ と が ず, carbon は impure owner で あ る が ゆ え に wall な ど か ら neutral particles と し て プ ラ ズ マ に inside with し て く る を simulation す る こ と が で き な か っ た. そ こ で, ス ー パ ー ス テ ー ジ ン グ モ デ ル を with い て carbon を take り Cha え る よ う に improved し た. ス ー パ ー ス テ ー ジ ン グ モ デ ル で は, plural の 価 number state の carbon を つ の particles of と し て in り Cha う matter が で き る. Nuclear fusion プラズ であるため <s:1> high temperature であるため carbon <s:1> short time で complete ionization <s:1> て まう まう. そ の た め, 0 価 か ら 5 価 ま で の carbon を a つ の particles of と し て Cha う こ と と し た. ス ー パ ー ス テ ー ジ さ れ た carbon は equation on は neutral particles と し て Cha い, ソ ー ス · シ ン ク モ デ ル に よ っ て ス ー パ ー ス テ ー ジ ド carbon を supply し て い る. Carbon は ダ イ バ ー タ mark version か ら knocking き out さ れ る cut, ポ ン プ で row 気 さ れ る cut close な ど others 々 な physical, chemical プ ロ セ ス を zero dimensional モ デ ル と し て ま と め, ソ ー ス · シ ン ク item と し て TASK/TX に be loaded し た. Arbitrary coefficient に よ る adjustment が ま だ necessary で は あ る も の の, long シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て, carbon の transmission loss と external か ら の supply が り fishing or う steady state に may reach で あ を る things in し た. This achievement is based on に づ に, and was presented orally at the 39th プラズ and the annual meeting of the nuclear fusion society にて.

项目成果

スーパーステージモデルを用いたTASK/TXにおける炭素不純物モデリング

使用 Superstage 模型在 TASK/TX 中进行碳杂质建模

• 发表时间: 2022
• 作者: 本多充;松山顕之;本間裕貴
• 通讯作者: 本間裕貴

Gyrokinetic Turbulent Transport Simulations on Steady Burning Condition in D-T-He Plasmas

D-T-He 等离子体稳定燃烧条件的回旋湍流输运模拟

• DOI: 10.1585/pfr.17.1403083
• 发表时间: 2022
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: NAKATA Motoki;HONDA Mitsuru
• 通讯作者: HONDA Mitsuru

大規模シミュレーションへのAI/データ科学の融合的アプローチ

大规模模拟的人工智能/数据科学融合方法

• 发表时间: 2022
• 作者: 本多充;成田絵美;前山伸也;渡邉智彦
• 通讯作者: 渡邉智彦

Multimodal convolutional neural networks for predicting evolution of gyrokinetic simulations

用于预测回旋模拟演化的多模态卷积神经网络

• DOI: 10.1002/ctpp.202200137
• 发表时间: 2023
• 期刊: Contributions to Plasma Physics
• 影响因子: 1.6
• 作者: Honda Mitsuru;Narita Emi;Maeyama Shinya;Watanabe Tomo‐Hiko
• 通讯作者: Watanabe Tomo‐Hiko