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

基本信息

批准号：
63050040
负责人：
佐藤哲也
金额：
$ 25.6万
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：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1.高精度完全3次元MHDシミュレーション研究時間空間4次精度のコードを開発し、次のような特筆すべき成果を得た。1-(1) トカマク鋸歯状振動を説明するために、ramp-up phaseのゆっくりとした時間スケールでのプラズマ配位の非線形な自己無撞着変形の結果として生ずる過飽和過程として解析を行なった。長時間スケールのMHDシミュレーションによってこのような非線形過程が実際に進行することを確認した。1-(2)逆磁場ピンチの逆転磁場配位維持機構について、ごく少数のグローバルなモードの非線形の振舞いだけで完全に説明できることを明らかにした。これらの結果は核融合プラズマの複雑な挙動を解明するには自己無撞着な非線形時間発展を解析することが不可欠であること、従ってシミュレーション研究が物理の解明に今後ますま重要な手段となることを強く示唆している。 2.マクロ・ミクロスケール粒子シミュレーションの開発と応用従来の粒子シミュレーションの概念を脱皮し、装置の空間構造をも考慮しうるマクロスケール粒子シミュレーション手法および核力の2体衝突が問題となるような強結合プラズマが取り扱えるようなミクロスケール粒子シミュレーション手法を開発するのが目的である。本年度までに開発したコードはすでに実用の域に達しており、特に非一様プラズマ中での運動論的アルベン波の励起と沿磁力線加熱、Kelvin-Helmholtz不安定性に伴う渦生成、異なる高密度プラズマ間の接触電位の解析などで実際的な問題での有用性を確認した。 3.エッジプラズマのモデリングヘリカル系の有限ベータ平衡解ではきれいな磁気面が常に存在するとは限らないことが知られているが、これまでの平衡コードは、磁気島やエルゴディック領域発生のような磁気面の乱れを解析することができなかった。新しく開発した3次元平衡コードではこのような解析が可能となり、配位の最適化研究に新しい視点を提起した。

1.高精度完整3维MHD仿真研究我们开发了时间和空间上4阶精度的代码，并取得了以下显着成果。 1-(1) 为了解释托卡马克锯齿振荡，我们将其分析为过饱和过程，该过饱和过程是由于等离子体构型在斜坡上升阶段的缓慢时间尺度上非线性自洽变形而发生的。我们证实，这种非线性过程实际上是通过长时间尺度的 MHD 模拟进行的。 1-(2) 研究表明，在反向磁场箍缩中维持反向磁场构型的机制可以完全由少数全局模式的非线性行为来解释。这些结果表明，分析自洽的非线性时间演化对于阐明聚变等离子体的复杂行为至关重要，因此模拟研究将成为阐明物理学的越来越重要的手段。 2.宏观和微观尺度粒子模拟的发展和应用摆脱传统的粒子模拟概念，我们开发了考虑装置空间结构以及强大系统的宏观粒子模拟方法足以处理二体核碰撞，目的是开发一种可以处理耦合等离子体的微尺度粒子模拟方法。今年开发的代码已经达到实用水平，特别与非均匀等离子体中的动能阿尔芬波的激发和场对准加热、开尔文-亥姆霍兹不稳定性引起的涡流产生以及不同的高密度等离子体有关。证实了它在实际问题中的有用性，例如通过分析之间的接触电位。 3.边缘等离子体建模众所周知，螺旋系统的有限β平衡解中并不总是存在干净的磁性表面，但以前的平衡代码无法分析表面扰动。新开发的三维平衡码使这种分析成为可能，为协调优化研究带来了新的视角。