計算機によるプラズマモデリング

基于计算机的等离子体建模

• 批准号: 62050040
• 负责人: 佐藤 哲也
• 金额: $ 27.46万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Fusion Research
• 财政年份: 1987
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1987 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62050040/
• 关键词: 高精度完全3次元シミュレーション; 鋸歯状緩和現象; FRC傾斜不安定; マクロスケール粒子シミュレーション; 運動論的アルフベン波; 自己組織化エッジプラズマ; 短距離相互作用; 高精度完全3次元シミュレーション; 鋸歯状緩和現象; FRC傾斜不安定; マクロスケール粒子シミュレーション; 運動論的アルフベン波; 自己組織化エッジプラズマ; 短距離相互作用

イ.)高精度完全3次元MHDシミュレーション研究空間及び時間差分を4次精度まで高めた新しい3次元MHDシミュレーションコードを開発した. このコードを用いて, 核融合プラズマの非線形問題に対する特筆すべき2つの新して成果を得た. 一つは, トカマクの鋸歯状振動現象に対して新しい非線形機構を提唱し, それをシミュレーションにより実証したことである. シミュレーションの結果, 古典的時間スケールでの電流ピーキング相と非線形キンク不安定による速い崩壊相の繰返しによって鋸歯状緩和現象が見事に説明できることを見い出した. もう一つの成果は, これまで成功することのできなかったFRCプラズマの傾斜不安定の全様を完全に追跡することに成功したことである. 傾斜不安定を抑制する試みをいくつか行い, その結果, "眠りゴマ"の原理を用いてプラズマを回転させることによってある程度不安定性を抑制できることを見い出した.ロ.)マクロスケール粒子コードの開発と応用二つの異った方法で従来の粒子コードの致命的欠点であった巨視的スケールの粒子シミュレーションを可能にした. 具体的応用として, 運動論的アルフベン波による粒子加熱及び加速を実証することに成功した. また, 高温電子によって交換不安定という巨視的不安定が安定されることを見い出した. これらの成果は, 粒子シミュレーション研究に新しい方向性をもたらすものといえる.ハ.)エッジプラズマのモデリング,その他静電的プラズマ乱流の自己組織化現象を数値シミュレーションにより見い出した. また, 短距離相互作用を取り入れた高精度3次元粒子シミュレーションコードを開発し, レーザープラズマのような高密度プラズマの解析が可能となった.

答：）高精度完全3D MHD模拟研究开发了新的3D MHD模拟代码，从而提高了空间和时间差至第四阶的准确性。使用此代码，我们获得了核融合血浆非线性问题的两个值得注意的结果。一个是，我们提出了一种新的非线性机制，用于tokamak的锯齿振动现象，并通过模拟证明了这一点。模拟结果发现，可以通过重复当前的峰值阶段和快速衰减阶段来精美地解释锯齿弛豫现象，这是由于非线性扭结不稳定在经典时间尺度上。另一个成就是，我们已经成功地跟踪了FRC等离子体的整个斜率不稳定，这尚未成功。我们已经进行了几次抑制斜率不稳定性的尝试，因此，我们对锯齿松弛现象的明确解释了。我们发现，可以使用“睡眠芝麻”的原理旋转血浆来抑制不稳定。 b）宏观粒子代码的开发和应用。两种不同的方法使宏观尺度粒子模拟成为可能，这是常规粒子代码的致命缺点。作为一种混凝土的应用，我们由于动力学的Alfven波而成功地证明了颗粒加热和加速度。我们还发现，高温电子稳定了交换不稳定性的宏观不稳定。可以说这些结果将新的方向带入粒子模拟研究。 （c）我们通过数值模拟发现了边缘等离子体建模和其他静电等离子体湍流的自组织现象。我们还开发了一个高精度3D粒子模拟代码，该代码结合了短距离相互作用，使得可以分析像激光等离子体等高密度等离子体。