磁気面が壊れたコアからエッジにわたる領域のタングステン不純物輸送シミュレーション

模拟从磁芯到磁面破裂边缘区域的钨杂质传输

基本信息

批准号：
20K03908
负责人：
菅野龍太郎
金额：
$ 1.75万
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 Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

共鳴摂動磁場（RMP）により磁気面が壊れているエッジにおける不純物のクーロン衝突輸送に対して、磁場の3次元性と電場の効果に焦点を当てて引き続き研究を推進している。ここで、不純物の数密度は背景プラズマと比べ10万分の1以下であり、trace impurity approximationが成立していることを仮定している。最近の研究動向として、周辺領域における乱流現象が急速に注目を集めるようになり、本研究においても不純物輸送に対する乱流効果に関する考察が必要となってきた。そこで、準定常状態における背景プラズマの乱流などの集団現象による電磁場の時間的揺らぎの効果を不純物イオンの運動方程式における有限な大きさのノイズと解釈して扱う輸送モデリングの検討を行った。確率論の定理を応用することで、速度空間のみで不純物分布関数を考えた場合、分布の時間発展に有限な大きさのノイズが加えられても、まったく影響を与えないことが示される。これは、ある条件下で伊藤拡散過程と伊藤過程が法則の意味で一致することから言えるのであるが、粒子のブラウン運動的なランダムウォークを引き起こすクーロン衝突の効果からくる性質が、その結果と深く関係している。その理解の下で、速度空間だけでなく配置空間も考慮して、5次元位相空間における分布の時間発展を記述する運動論方程式に関しては、どのような影響を与えるのか、考察を行った。その結果、有限な大きさのノイズは、5次元位相空間における不純物分布関数のアンサンブル平均の時間発展に対して影響を与えないという理論的成果を得た。不純物輸送のモデリングに対する数理的な理解が進み、その理解に基づいて、コード開発を進めている。

我们正在继续研究磁表面被共振扰动磁场（RMP）破坏的边缘处杂质的库仑碰撞输运，重点关注磁场的三维性和电场的影响。这里，假设杂质的数密度小于背景等离子体的1/100,000倍，并且建立痕量杂质近似。作为最近的研究趋势，外围区域的湍流现象迅速引起人们的关注，在本研究中，有必要考虑湍流对杂质输运的影响。因此，我们研究了传输模型，其中由于准稳态背景等离子体湍流等集体现象引起的电磁场时间波动的影响被解释为杂质离子运动方程中的有限大小的噪声。应用概率论定理可以证明，当仅考虑速度空间中的杂质分布函数时，即使在分布的时间演化中添加有限量的噪声，也完全没有影响。这可以说是因为伊藤扩散过程和伊藤过程在一定条件下在规律意义上是一致的，但其结果与引起粒子布朗随机游走的库仑碰撞效应所产生的性质密切相关。。基于这样的理解，我们不仅考虑了速度空间，还考虑了构型空间，并考虑了它会对描述五维相空间中分布随时间演化的动力学方程产生什么样的影响。结果，我们得到了有限噪声对五维相空间中杂质分布函数的系综均值的时间演化没有影响的理论结果。对杂质输运模型的数学理解已经取得进展，代码开发也基于这种理解而取得进展。