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[선행기술연구센터]타원형태 토카막 플라즈마에서의 감금 전자 난류의 Bounce-averaged gyrokinetic 시뮬레이션

글쓴이운영자

등록일 2018-05-04

타원형태 토카막 플라즈마에서의 감금 전자 난류의 Bounce-averaged gyrokinetic 시뮬레이션에 대한 주기여자, 주요 연구성과, 우수성 및 차별성, 기대효과 및 파급효과, 관련근거입니다.
연구성과7 타원형태 토카막 플라즈마에서의 감금 전자 난류의 Bounce-averaged gyrokinetic 시뮬레이션
주기여자 기뢰 (Lei Qi)
주요 연구성과 정성적 성과
- 감금 전자의 bounce-averaged 운동 방정식을 이용하여 전자 입자의 동역학 효과를 포함한 비선형 난류 gyrokinetic 시뮬레이션 코드 개발
- 감금 전자 모드 난류의 비선형 시뮬레이션을 통해 타원 형태의 플라즈마에서 미세한 zonal flow 구조 증가
- 이에 따라 zonal flow shear와 난류 억제 효과가 증가하고 열 수송은 크게 감소함을 관찰
우수성 및 차별성 우수성
- Shaped 플라즈마에서의 감금 성능 향상은 실험적으로 잘 알려진 결과이나, 주로 마이크로 모드의 선형 불안정성의 안정화에 의한 것으로 이해
- 본 연구에서 shaped 플라즈마에서의 감금 성능 향상을 세계 최초로 Gyrokinetic 시뮬레이션을 통해 재현하고 비선형 단계에서의 물리 기작을 규명
차별성
- 이온 크기의 난류 현상을 전자 입자의 동역학을 포함하여 시뮬레이션 하는 경우에 전자와 이온의 질량 차이로 인해 세밀한 시간 분해능이 요구되어 막대한 컴퓨팅 자원 필요
- 전자 입자의 동역학을 포함한 효율적 이온 크기의 난류 시뮬레이션 모델 개발과 전자 입자를 고려하지 않은 시뮬레이션의 2-3배의 컴퓨팅 자원을 사용하여 전자 입자의 동역학을 포함한 시뮬레이션 가능
기대효과 및 파급효과 기술적 측면
- 효율적 감금 전자 난류 시뮬레이션 모델을 이용한 입자 수송 현상, 유동 반전 현상, 입자 및 열 수송의 분리 현상 등 감금 전자 난류와 관련된 다양한 물리 현상에 대한 연구 방법 제공
- Shaped 플라즈마에서의 감금 성능 향상에 대한 이론적 해석 제공 및 이를 검증하는 실험 연구의 방향 제시
관련근거 원형 단면을 갖는 플라즈마(좌)와 타원 단면을 갖는 플라즈마(우)의 난류의 시뮬레이션 결과 비교 사진
원형 단면을 갖는 플라즈마(좌)와 타원 단면을 갖는 플라즈마(우)의 난류의 시뮬레이션 결과 비교
원형 단면을 갖는 플라즈마(좌)와 타원 단면을 갖는 플라즈마(우)의 유동 및 층류 구조 비교 사진
원형 단면을 갖는 플라즈마(좌)와 타원 단면을 갖는 플라즈마(우)의 유동 및 층류 구조 비교

담당부서연구관리팀