3次元マクロスケール粒子シミュレーションによるTAEの研究

利用 3D 宏观粒子模拟进行 TAE 研究

基本信息

批准号：
06858052
负责人：
藤堂泰
金额：
$ 0.45万
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 Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06858052/
关键词：
トカマク TAEモードアルファ粒子 MHD-Vlasovシミュレーション

项目摘要

研究実施計画を提出した段階においては、MHD-粒子ハイブリッドシミュレーションを行って、TAEモードの研究を行う予定であった。その後、MHD成分はfull-MHD方程式を使い、アルファ粒子成分はVlasov方程式の案内中心近似版であるドリフト運動論方程式を使ってそれぞれ記述し、両方の方程式を有限差分方を使って解く「MHD-Vlasovシミュレーション」手法を開発した。この新手法は(1)超粒子を使うシミュレーションに現れるような数値雑音が全くない、(2)運動論的な面も含めた全ての非線形性が取り入れられている、というところに特長がある。(1)はTAEモードがアルファ粒子の空間勾配によって励起される不安定性の線形成長を調べるときに、(2)はその不安定性の飽和を調べるときに、それぞれ必要な性質である。この2点を満たしている手法は現在のところMHD-Vlasovシミュレーション手法だけである。この手法の欠点は多くの計算期間を必要とすることであり、今年度はアルファ粒子の磁気モーメントを0とおいて計算期間を短縮できる状況について研究した。その結果、次のことが明らかになった。1.アルファ粒子によってTAEモードが励起されることが確認できた。その成長率は線形理論とよく一致した。2.アルファ粒子のプラズマベータ値が2%のとき、TAEモードの成長はその振幅が平衡磁場の10^<-3>に達したところで飽和した。これはアルファ粒子の閉じこめに深刻な影響を及ぼすといわれているレベルである。3.その飽和機構は有限振幅のTAEモードによる粒子捕捉である。

在提交研究实施计划的阶段，计划在TAE模式下进行MHD粒子混合模拟。之后，MHD成分使用完整的MHD方程式，使用漂移练习方法描述了Alpha粒子成分，该方法是Vlasov方程的近似版本，并使用有限的vlasov仿真方法求解了这两个方程。这种新方法的特征是（1）使用超级粒子的模拟中没有出现数值噪声，并且（2）所有非线性（包括运动方面）都均已纳入。（1）是检查不稳定的线性长度时所需的属性，这对α粒子的空间梯度令人兴奋，并且（2）检查其不稳定性的饱和度时。目前，目前仅满足MHD-Vlasov仿真方法。该方法的缺点是需要大量的计算周期，今年我们研究了一个可以将计算周期减少为0α粒子的情况。结果，揭示了以下内容。 1。已经证实，TAE模式对α颗粒令人兴奋。增长率与线性理论一致。 2。当α颗粒的等离子体β值为2％时，当振幅达到平衡磁场中的振幅达到10^<-3>时，TAE模式的生长饱和。据说这一水平对α颗粒的关闭有严重影响。 3。饱和机制是通过成品振幅TAE模式捕获的粒子。