核融合プラズマにおける共鳴摂動磁場の浸み込み及び不安定モードの電磁流体力学的研究

聚变等离子体共振微扰磁场渗透及不稳定模式的磁流体动力学研究

基本信息

批准号：
14F04728
负责人：
市口勝治
金额：
$ 1.47万
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 JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、大型ヘリカル装置（LHD）プラズマの交換型モードに対するイオン及び電子の反磁性効果を解析した。特に、熱伝導度及び粘性の影響に着目した。これまで、交換型モードに対しては、これらの散逸項は安定化に寄与し、線型成長率を低減する効果のみを持つと考えられてきた。そこで、3-fieldの簡約化電磁流体力学（MHD）方程式を用い、反磁性効果を含んだ場合について線型固有値解析を行った。まず、熱伝導効果のみを含む場合について、考察した。反磁性効果がない場合には、熱伝導度を増加させるに従って、第１固有値の成長率は減少していく。同時に、第２固有値の成長率は増加していく。そして、熱伝導度がある値より大きくなると両者は縮退して、同じ成長率をもって減少していくことが得られた。成長率が縮退するまでは、いずれの固有値の実周波数もゼロであるが、成長率の縮退と同時に実周波数に分岐が生じ、第１固有値はイオン反磁性方向の値を持ち、第２固有値は電子反磁性方向の値を持つことがわかった。次に、この状況において、反磁性効果を含めた解析を行った。この場合、熱伝導度のどの値に対しても、成長率及び実周波数において両者は分離していることが得られた。さらに粘性を加えた解析も行った。この場合には、熱伝導度がある値よりも大きくなると、第１固有値と第２固有値の成長率が逆転する。一方、実周波数の符号は変化しない。従って、実際に観測されるモードは、成長率が最大のモードであることを考えると、熱伝導度が小さいときには、イオン反磁性方向に回転するモードが観測されるが、ある程度大きい場合には、電子反磁性方向に回転するモードが観測されることになる。後者の場合がLHDの実験に良く対応している。また、その場合には、熱伝導度を増加させても、必ずしも成長率が減少するとは限らないことも得られている。

今年，我们分析了离子和电子在大型螺旋装置（LHD）等离子体的交换模式上的磁性影响。特别是，聚焦热导率和粘度的影响。到目前为止，人们一直认为，对于交换模式，这些耗散项有助于稳定，并且仅具有降低线性生长速率的效果。因此，使用3场简化电磁流体动力学（MHD）方程进行线性特征值分析，以包括dimagnetic效应的情况。首先，我们讨论了仅包括热传导效应的情况。在没有磁磁效应的情况下，随着导热率的增加，第一个特征值的生长速率会降低。同时，第二特征值的增长率增加。已经发现，当导热率超过一定值时，它们均降低并随着相同的生长速率降低。发现所有特征值的实际频率均为零，直到生长速率退化为止，但随着生长速率退化，第一个特征值在离子磁管方向上具有值，而第二个特征值在电子磁性方向上具有值。接下来，在这种情况下，进行了包括磁磁效应在内的分析。在这种情况下，发现对于任何导热率的值，两者以生长速率和实际频率分离。此外，分析还添加了粘度。在这种情况下，当导热率大于一定值时，第一和第二特征值的生长速率被逆转。另一方面，实际频率的迹象不会改变。因此，考虑到实际观察到的模式是具有最高生长速率的模式，当导热率较小时，观察到在离子磁管方向上旋转的模式，但是当该模式在某种程度上很大时，观察到在电子磁管方向上旋转的模式。后一种情况非常适合LHD实验。在这种情况下，增加导热率也可能会导致生长速率降低。

项目成果

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科研奖励数量（0）

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专利数量（0）

Three-Dimensional Numerical Analysis of Diamagnetic Effects on Interchange Mode in Heliotron Plasmas

日射等离子体中交换模式抗磁效应的三维数值分析

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Timothée Nicolas;Katsuji Ichiguchi;Masahiko Sato;Yasushi Todo;Yasuhiro Suzuki;Akihiro Ishizawa;and Satoru Sakakibara
通讯作者：
and Satoru Sakakibara

Bifurcation of the interchange mode growth rate and rotation frequency due to the perpendicular heat conductivity in stellarator plasmas

由于仿星器等离子体中的垂直热导率导致交换模式增长率和旋转频率的分叉

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Nicolas;K. Ichiguchi;M. Sato;Y. Todo;Y. Suzuki;A. Ishizawa;S. Sakakibara
通讯作者：
S. Sakakibara

Bifurcation of the interchange mode due to heat transport - Impact on diamagnetic rotation

由于热传输而导致交换模式的分叉 - 对反磁旋转的影响

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Timothee NICOLAS;Katsuji ICHIGUCHI;Yasushi TODO;Masahiko SATO;Yasuhiro SUZUKI;Akihiro ISHIZAWA
通讯作者：
Akihiro ISHIZAWA

Dissipation and diamagnetic effects on the interchange mode growth rate and rotation in reduced magnetohydrodynamics applied to stellarators

DOI：
10.1088/0029-5515/56/2/026008
发表时间：
2016-02
期刊：
Nuclear Fusion
影响因子：
3.3
作者：
T. Nicolas;K. Ichiguchi
通讯作者：
T. Nicolas;K. Ichiguchi

Bifurcation diamagnetic rotation of Mercier unstable interchange modes by heat transport

热传输导致 Mercier 不稳定交换模态的分岔反磁旋转

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Timothee NICOLAS;Katsuji ICHIGUCHI;Yasushi TODO;Masahiko SATO;Yasuhiro SUZUKI;Akihiro ISHIZAWA;Satoru SAKAKIBARA
通讯作者：
Satoru SAKAKIBARA