ジャイロ運動論に関するコメント - 核融合科学研究所

JIFT検討会議
核融合科学研究所 2008年1月18日
ジャイロ運動論に関するコメント
核融合科学研究所洲鎌英雄
JIFTワークショップ
「イオンおよび電子温度勾配駆動輸送のジャイロ運動論的シミュレーション」
平成１９年１月９日
１４日
カリフォルニア大学サンディエゴ校 (UCSD)
「プラズマ輸送のジャイロ運動論的シミュレーション」
平成１９年９月２４日
２５日
東京大学柏キャンパス高温プラズマ研究センター
参加者リスト（米国開催）
日本側（５名）
洲鎌英雄渡邉智彦（核融合科学研究所）
岸本泰明（京都大学エネルギー科学研究科）
河村学思（京都大学工学研究科）
井戸村泰宏（日本原子力研究開発機構）
オルガナイザー
米国側（１７名）
P.H. Diamond, F.L. Hinton, F. Shu, S.Mueller, O. Gurcan（UCSD）
T.S. Hahm, G.W. Hammett, W. Lee（PPPL）
Z. Lin, Y. Nishimura（UCI） W. Horton（IFS）
W.M. Nevins, X. Xu（LLNL） H. Li（LANL）
R.E. Waltz, K.H. Burrell（GA） Y. Chen（University of
Colorado）
その他の国（３名）
A. Bottino（IPP, Germany）
V. Grandgirard（CEA, France）
Y. Lei （PKU, China）
参加者リスト（日本開催）
日本側（１７名）
洲鎌英雄渡邉智彦居田克巳石澤明宏佐竹真介
S. Ferrando 仲田資季 (NIFS)
小川雄一吉田善章古川勝（東大）
J. Li 河村学思（京大）
矢木雅敏（九大）
井戸村泰宏吉田麻衣子鎌田裕宮戸直亮（JAEA）
オルガナイザー
米国側（２名）
T.S. Hahm（PPPL）
C. McDevitt（UCSD）
EU（２名）
P. de Vries（EFDA）
V. Parail（UKAEA）
ワークショップの目的・概要
本ワークショップの目的：
ジャイロ運動論的プラズマ乱流シミュレーション研究分野の最先端の動
向調査・最新情報の交換を行い、核融合プラズマの異常輸送機構の物理
的理解を深め、異常輸送や閉じ込め改善条件の高精度の予測に貢献す
る。
概要：
ジャイロ運動論的シミュレーション分野における日米の主要な研究グ
ループおよびフランス・ドイツの若手シミュレーション研究者の参加。
各国・各研究機関におけるシミュレーションコード開発の現状の紹介。
・各コードの計算手法の特徴の比較・改良
・ITG・ETG乱流の計算例・ベンチマークテスト
・理論・シミュレーション・実験の比較
・ゾーナルフロー・測地的音響モード(GAM)と乱流の相互作用
プログラム（米国開催）
Session I. Recent Progress in Gyrokinetic Simulations (4件)
Lee (PPPL) Does space nonlinearity matter for ITG turbulence?
井戸村 (JAEA) Conservative gyrokinetic full-f Vlasov simulation ,
Session II. Validation , Momentum Transport (4件)
Nevins (LLNL) Characterizing Electron Temperature Gradient Turbulence via
Numerical Simulation
Session III. Turbulence and Zonal Flows (5件)
Bottino (IPP) Global noise particle simulations ETG and ITG turbulence
洲鎌 (NIFS) Collisionless kinetic-fluid model of zonal flows
岸本 (京大) Transport dynamics associated with zonal flow near critical gradient
Session IV. Astrophysics, Edge (3件)
Xu (LLNL) Collisionless damping of GAMs and Er generation
Session V. New Approaches (4件)
Grandgirard (CEA) GYSELA, a full-f global gyrokinetic semi-Lagrangian code
河村 (京大) Gyrokinetic approach to the magnetic sheath formation
Session VI. Continuum Simulations - Comparison and Applications (3件)
渡邉 (NIFS) Gyrokinetic simulation of ITG turbulence in helical systems
Waltz (GA) Coupled ITG/TEM-ETG gyrokinetic simulations
Special Lecture: Shu (UCSD)
Magnetic fields in star formation
(1件)
プログラム（日本開催）
Session I. Recent Progress in Gyrokinetic Simulations (2件)
井戸村 (JAEA) First priciples based gyrokinetic toroidal full-f Vlasov simulation
渡邉 (NIFS) Effects of multi-helicity fields on zonal flows and ITG turbulence
Session II. Theory and Experiments on Momentum Transport (7件)
Hahm (PPPL) Recent progress in theory of turbulence driven momentum transport
McDevitt (UCSD) Theory of turbulent transport of toroidal momentum
de Vries (EFDA) Experimental studies on plasma rotation in JET plasmas
Parail (UKAEA) Modelling of plasma rotation in plasmas with magnetic ripples
居田 (NIFS) Driving mechanism of spotaneous toroidal flow
吉田・鎌田 (JAEA) Experimental results of momentum trasnport in JT-60U plasmas
Session III. Theory and Simulation of Electric Fields and Flows (2件)
河村 (京大) Improved gyrokinetic equations for edge plasmas
洲鎌 (NIFS) Collisionless effects on zonal flows
Session IV. Multi-Scale Physics, New Fluid Simulation (3件)
矢木 (九大) Multi-scale transport simulation with ITG driven turbulence
Li (京大) Nonlinear excitation of GAM in gyrofluid ITG simulation
石澤 (NIFS) A model of interaction between magnetic island and drift wave turbulence
Special Lecture: 吉田 (東大)
Plasma waves and instabilities in shear flow
(1件)
ジャイロ運動論的乱流シミュレーションコード開発
Japan
渡邉 (NIFS) : delta-f Vlasov, flux-tube, helical system, high-resolution
井戸村 (JAEA) : full-f Vlasov, global, conservative
USA
Lee (PPPL), Lin, Nishimura (UCI), Chen (U Colorado) : delta-f particle, global
Waltz (GA) : delta-f Vlasov, coupled ITG/TEM-ETG
Xu (LLNL) : full-f, edge physics, large Er ordering
Europe
Bottino (IPP, Germany) : delta-f particle, global, low-noise
Grandgirard (CEA, France) : semi-Lagrangian, global
ITG乱流における静電ポテンシャル
( 渡邉 GKV code )
Characterizing Electron Temperature Gradient Turbulence via Numerical Simulation
W. Nevins (LLNL)
ブラゾフシミュレーションに比べて、粒子シミュレーションでは、
長時間計算では、粒子ノイズが増加し、ETG乱流輸送の値が減少する。
ノイズ論争
GYRO, GS2 :
ブラゾフコード
PG3EQ:
粒子コード
異なるコードを用いたETG乱流ポテンシャル揺動強度の時間発展の比較
“ Collisionless damping of
GAMs and Er generation ”
GAM 振動におけるポテンシャルの時間変化（左）とGAM減衰率（右）
X.Q. Xu (LLNL)
TEMPESTコード :
full-f, global,
Vlasov, Edge
V. Grandgirard (CEA)
GYSELA コード :
full-f, global,
semi-Lagrangian
Sugama-Watanabe theory
of GAM damping
JIFTワークショップのまとめ
ジャイロ運動論的シミュレーション分野における日米の主要な研究
グループおよびフランス・ドイツの若手シミュレーション研究者の
参加し、核融合プラズマ乱流輸送研究分野の最先端の動向調査・最
新情報の交換を行うことができた。
ジャイロ運動論的乱流シミュレーション研究分野における米国研究
者層の厚さや欧州における最近の急速な研究進展が印象的であり、
今後、日本においても本分野における若手研究者の育成や更なる研
究アクティビティーの向上が望まれる。
UCSDで開催することにより、UCSD学内から宇宙・天体プラズマの
ような関連分野の研究者の発表や聴講者があり、参考になった。

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