核融合プラズマ


大型ヘリカル装置（LHD）の磁気流体力学緩和シミュレーション
AVS
　LHD中のヘリカル磁場に閉じ込められた有限圧力プラズマ安定性を、線形及び非線形の磁気流体シミュレーションにより解析しています。図はヘリカル磁場コイル（黄色）と圧力の等値面（白）およびそのポロイダル断面図を示しています。


3次元平衡解における磁気島生成 （HINTコード）
AVS
　磁気流体平衡コードHINTは非軸対称トーラスでの有限圧力効果による磁気島生成を定量的に解明するために開発されました。これまで様々なヘリカル配位に適用してコードの有用性を実証しました。また、ある場合にはプラズマ圧力の上昇とともに磁気島が徐々に消滅するという、磁気島の「セルフヒーリング」現象を発見しました。尚、このHINTコードは、世界における標準コードとして幅広く評価されています。


トロイダル・アルヴェン固有モード （TAE）
AVS
　トカマクプラズマにおいて観測されるトロイダル・アルヴェン固有モード（TAE）の時間発展をFokker-Planck-磁気流体シミュレーションによって再現しました。図はTAEのトロイダル電場を示しています。TAEは高速イオンとの共鳴的相互作用により不安定化されます。


球状トカマクの緩和現象
AVS
　図は球状トカマクにおけるプラズマの形状の変化を、等圧面と周囲の磁力線で描いています。圧力駆動型不安定性の非線形発展の結果、磁力線に沿って変形が局所的に生じ、それによってトーラス磁場と外部磁場との間に磁気再結合が引き起こされ、つなぎ替わった磁力線に沿って急速に熱エネルギーが失われてゆきます。


磁場反転配位プラズマの傾斜崩壊
AVS
　傾斜モードの運動論的安定化効果を３次元粒子シミュレーションにより解析しました。安定化効果が弱い場合、傾斜不安定性の発生により閉じ込め領域の中央にある高温プラズマ（左図の赤色領域）を周辺領域に輸送する運動が励起され、閉じ込め配位全体の崩壊へと進展していきます（右図）。


スフェロマック合体の磁気流体シミュレーション
AVS
　逆極性を持った二つのスフェロマック（左図の青色）が合体し、高ベータの磁場反転配位（右図）が自発的に形成されます。この合体の過程で、トロイダル磁場の一時的な反転と振動が観測されています。図は各時刻において圧力の値に応じて色づけされた磁力線を示しています。


スフェロマック入射によるプラズマ粒子補給
AVS
　スフェロマックプラズマを打ち込むことによってトーラスプラズマ装置への粒子補給をおこなう可能性を磁気流体シミュレーションによって調べました。右方の注入領域に最初存在するスフェロマックが加速され、左方の装置領域に入射、侵入しています。この過程においてスフェロマックの磁場構造が装置の磁場との磁気リコネクションによって徐々に壊され、その結果スフェロマックに閉じ込められた高密度プラズマが装置領域に補給されます。


ダイバータ物理
AVS
　核融合科学研究所で行われている大型ヘリカル装置（LHD）の実験では、ヘリカルダイバータ（HD）と局所的磁気島ダイバータ（LID）の2つの型のダイバータ実験が計画されています。図はそのうちLID配位に対する計算用格子の例を示しています。図中、青・緑・赤の領域はそれぞれ、主プラズマ・（m=1,n=1）磁気島、真空の領域を表しており、LIDのターゲット板は緑で示された磁気島領域に設置されます。



表紙 シミュレーション・サイエンスの世界　〜複雑性の探求〜 シミュレーション・サイエンス Mission (Grand Man-Machine Interactive System for Simulation)　 仮想現実による新たな科学の開拓 システム要素と構成 仮想現実ネットワーク構想
ソフトウェアの開発 可聴化と音声認識 CompleXcope Gallery 核融合プラズマ 基礎物理 自己組織化 自己組織化の発展原理

核融合科学研究所 理論・シミュレーション研究センター