多階層性に注目した磁気圏界面におけるプラズマ乱流輸送機構の研究

多层次磁层顶等离子体湍流输运机制研究

• 批准号: 22K03568
• 负责人: 沼田 龍介
• 金额: $ 2万
• 依托单位: University of Hyogo
• 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-22K03568/
• 关键词: 微視的乱流; ジャイロ運動論; 階層性; シミュレーション; 磁気圏プラズマ; 乱流輸送; 磁気リコネクション

本研究では，微視的なプラズマ乱流輸送がマクロな磁気圏ダイナミクス与える影響を明らかにするために，運動論シミュレーションによる解析を行っている．本年度は，非一様プラズマにおいて電磁的乱流輸送を引き起こす原因となるマイクロテアリング不安定性の不安定化機構の解析を行った．スラブ配位における衝突性マイクロテアリングの不安定化機構について，粒子間衝突に起因する熱力によって電磁場ゆらぎの位相のずれがゆらぎの成長を起こす原因となることを示した．磁気圏において無衝突であると考えられるプラズマであっても，磁場に捕捉される粒子に起因する同様の作用により無衝突でも不安定化が起こり得ると考えられる．また，磁気圏プラズマのシミュレーションを実施するためには，惑星磁場の非一様な構造を組み込む必要がある．核融合研究で用いられる磁力線に沿った局所シミュレーション手法を磁気圏に応用するために，磁気圏磁場配位を適切な座標系に変換するインターフェースを開発した．プラズマの圧力（磁気圧との比であるベータ値によって特徴づけられる）が小さく，平衡磁場配位が真空双極子磁場で近似できる場合での動作確認を行った．惑星磁気圏や磁気圏型プラズマ閉じ込め実験装置で実際に観測されるプラズマの圧力は高いと考えられるため，真空磁場で近似できない．高い圧力（高ベータ）を持った磁気圏プラズマのシミュレーションを実施するために，平衡計算の準備を進めている．また，高い非一様性を持った磁気圏プラズマの非線形シミュレーションを高効率で実施するために，新たにGPUベースコードでの動作検証も進め，非線形での計算環境を拡充した．

This study で は, micro visual な プ ラ ズ マ turbulence transport が マ ク ロ な magnetic 気 sha-lu ダ イ ナ ミ ク ス and え る influence を Ming ら か に す る た め に, kinetic theory シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る parsing line を っ て い る. は this year, than others in プ ラ ズ マ に お い て electromagnetic of turbulence transport を lead き こ す reason と な る マ イ ク ロ テ ア リ ン グ labile の unrest institutions の analytical line を っ た. ス ラ ブ ligand に お け る conflicting マ イ ク ロ テ ア リ ン グ の stabilization institutions not に つ い て, conflict between particles cause に す る thermal に よ っ て electromagnetic field ゆ ら ぎ の phase の ず れ が ゆ ら ぎ の growth since を こ す reason と な る こ と を shown し た. Magnetic 気 sha-lu に お い て conflict-free で あ る と exam え ら れ る プ ラ ズ マ で あ っ て も, magnetic に capture さ れ に る particles cause す る with others の role に よ り conflict-free で も not stabilization が up こ り have る と exam え ら れ る. ま た, magnetic 気 sha-lu プ ラ ズ マ の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を be applied す る た め に は, humbug star の magnetic field of a others な を group み 込 む necessary が あ る. Nuclear fusion research で with い ら れ る lines に along っ た bureau シ ミ ュ レ ー シ ョ ン gimmick を magnetic 気 sha-lu に 応 with す る た め に, magnetic 気 sha-lu magnetic field coordination を appropriate な coordinate system に variations in す る イ ン タ ー フ ェ ー ス を open 発 し た. プ ラ ズ マ の pressure (magnetic 気 圧 と の than で あ る ベ ー タ numerical に よ っ て, 徴 づ け ら れ る) が small さ く, balance coordination が vacuum dipole magnetic で approximate で き る occasions で の action line confirm を っ た. Type planet magnetic 気 sha-lu や magnetic 気 sha-lu プ ラ ズ マ closed じ 込 め be 験 device で be interstate に 観 measuring さ れ る プ ラ ズ マ の pressure high は い と exam え ら れ る た め, vacuum magnetic で approximate で き な い. い high pressure (high ベ ー タ) を hold っ た magnetic 気 sha-lu プ ラ ズ マ の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を be applied す る た め に, balance calculation の prepare を into め て い る. High い ま た, non a others を hold っ た magnetic 気 sha-lu プ ラ ズ マ の nonlinear シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を high working rate で す be applied る た め に, new た に GPU ベ ー ス コ ー ド で の 検 card も into め, nonlinear で の computing environment を company, filling し た.

项目成果

Destabilization mechanism of the collisional microtearing mode in magnetized slab plasmas

磁化平板等离子体碰撞微撕裂模式的失稳机制

• DOI: 10.1088/1361-6587/accbeb
• 发表时间: 2023
• 期刊: Plasma Physics and Controlled Fusion
• 影响因子: 2.2
• 作者: Yagyu Mitsuyoshi;Numata Ryusuke
• 通讯作者: Numata Ryusuke

Gyrokinetic simulations of electromagnetic turbulence in a dipole configuration

偶极子结构中电磁湍流的回旋模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: Yagyu Mitsuyoshi;Numata Ryusuke;R. Numata
• 通讯作者: R. Numata