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：
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

项目摘要

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.

B.) 高精度完整的 3 维 MHD 仿真研究我们开发了一种新的 3 维 MHD 仿真代码，将空间和时间差异提高到四阶精度。使用该代码，我们可以解决融合中非线性问题的两个值得注意的问题。我们获得了新的成果，一是我们提出了一种新的托卡马克锯齿振动现象的非线性机制，并通过模拟的结果进行了论证。我们发现锯齿弛豫现象可以通过在经典时间尺度上重复电流峰值阶段和由于非线性扭结不稳定性而导致的快速衰减阶段来成功解释。另一个结果是 FRC，直到现在我们还没有成功。完全跟踪等离子体倾斜不稳定性的整个方面，我们进行了多次尝试来抑制倾斜不稳定性，结果，我们发现，通过使用“休眠芝麻”原理旋转等离子体，可以在一定程度上抑制不稳定性。 (2)宏观粒子代码的开发和应用这使得宏观尺度的粒子模拟成为可能，而这一直是一个缺点。应用中，我们成功地证明了动能阿尔文波的粒子加热和加速，我们还成功地解决了高温电子引起的交换不稳定的宏观问题，我们发现稳定性可以稳定下来。这可以说给粒子模拟研究带来了新的方向。 c.)通过数值模拟发现了边缘等离子体和其他静电等离子体湍流的自组织现象，我们开发了精确的三维粒子模拟代码。可以分析高密度等离子体，例如激光等离子体。