原型炉に向けた2.5次元統合輸送コードによるダイバータ熱負荷評価の研究

DEMO反应堆2.5维综合输运码偏滤器热负荷评估研究

基本信息

批准号：
20K14448
负责人：
瀬戸春樹
金额：
$ 1.58万
依托单位：
National Institutes for Quantum Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

周辺MHD乱流コードBOUT++において長波長（低トロイダルモード数）の流れと電磁場の数値的取り扱いを改善してトロイダル方向（トーラスの大円方向）全周を計算領域とする全円環トーラス周辺MHD乱流シミュレーションを実現するための数値手法の開発と同手法の周辺局在化モードへの適用を取りまとめた投稿論文の出版を行った。また、短波長の周辺局在化モードの非線形シミュレーションにおいて、全円環トーラスを計算してカットオフモード数以下の全てのトロイダルモード間の相互作用を取り入れた場合に、トロイダル方向に1/Nの計算領域だけをとってN飛ばしのトロイダルモード間の相互作用のみを取り入れた従来の計算では得られなかった非線形安定化効果が確認された。現在、論文投稿に向けてより詳細なデータ解析を行なっている。ダイバータ熱負荷の数値計算に必要となるSOL・ダイバータ物理を導入した簡約化Braginskiiモデルに基づく乱流コード及び輸送コード開発に関しては、中国科学院プラズマ物理研究所（ASIPP）（日中協力事業）及び米国ローレンスリバモア国立研究所（LLNL）（JIFT事業）との共同研究として実施している。令和4年度後半にCOVID-19による海外渡航制限が緩和されたため、令和5年1月にLLNLを訪問し、共に課題実施者とLLNLでそれぞれ個別に開発を行っていたソースコードの相互提供とプログラム実行環境の整備を行い、ダイバータ熱流束シミュレーションの計算領域を全円環トーラス領域へと拡張して乱流、長波長MHD、及び帯状流の相互作用を導入するための機能統合に必要なプログラムの改修について対面で議論を行った。

外围 MHD 湍流代码 BOUT++ 改进了长波长（低环形模数）流和电磁场的数值处理，以创建全环环面外围 MHD 湍流，其计算区域是环形方向（大环面方向）的整个圆周。我们发表了一篇论文，总结了实现流动模拟的数值方法的发展以及该方法在外围定位模式中的应用。此外，在短波长外围局域模式的非线性模拟中，当计算整个环面并纳入少于截止模式数量的所有环形模式之间的相互作用时，在环形方向上确认了1/N非线性稳定效果这无法通过仅采用计算域并仅包含 N 个跳过的环形模式之间的相互作用的传统计算来获得。我们目前正在进行更详细的数据分析，为论文提交做准备。关于基于简化 Braginskii 模型的湍流代码和传输代码的开发，该模型引入了偏滤器热负荷数值计算所需的 SOL 和偏滤器物理，中国科学院等离子体物理研究所 (ASIPP)（日中）这是与美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的联合研究项目（JIFT项目）。随着2020年下半年因COVID-19而放宽的海外旅行限制，我于2020年1月访问了LLNL，并相互提供了项目实施者和LLNL单独开发的源代码和程序执行环境。我们进行了一次面对面的会议，讨论了功能集成所需的程序修改，将偏滤器热流模拟的计算域扩展到整个环面域，并引入了湍流、长波长 MHD 和层流的相互作用。讨论。