以上のMHD シミュレーションの手法を用いて，ST プラズマへの小型トーラ スプラズマの移送合体シミュレーションを行った．この結果，Fig. 3.20の圧力分
Table 3.2シミュレーション空間と時間についての設定．
Parameter Value Interval in real
Grid points of r direction 112 point 37.8 mm Grid points of z direction 224 point 202 mm Grid points of θ direction 128 point 0.0491 rad Division number of the normalized time 250 step 9.0 ns
Smoothing interval 100 step N/A
Number of parallelization nodes 512 (8x8x8) N/A
Table 3.3 シミュレーション計算におけるパラメータ．
Parameter Value
Heat capacity ratio γ 5/3 Electrical resistivity η 1.0×10-5 Coefficient of viscosity ν 4.0×10-6
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布とポロイダル磁束の等値線で示す一連の移送合体過程が得られた．アシスト コイルが立ち上がり切った100τAの段階では副プラズマの移送が始まり，磁気圧 によって揺動されることでプラズマ内部から輸送されたプラズマが副プラズマ 上部に見られる．この際のプラズマの移送速度は，Fig. 3.21に示すように最大で
30 km/s 程度である．この段階において，既にプラズマの圧力分布は不安定性
の兆しを見せている．移送された副プラズマが主プラズマに衝突した260τAの段 階では，2つのプラズマに大きな不安定性が発生しており，圧力のピークも大き く減衰している．衝突は2つのプラズマのO-pointを結んだ直線とセパラトリク スが直交する地点から始まっており，これによって 2 つのプラズマの間に磁気 的に孤立した領域が発生している．また移送速度については加速終了後から段 階的に減衰しており，500τA経過時にはほぼ停止した状態になるが，その後急激 に加速する．合体の直前となる600τAの段階では，副プラズマ内の圧力のピーク はほぼ見えなくなっており，反対に孤立した磁場領域において圧力が高まって いる．この際の副プラズマの移送速度は 100km/s と外部コイルによる加速時よ りも速くなっており，この後瞬間的に主プラズマへと吸収される形で合体が完 遂する．合体において，孤立した磁場領域の崩壊に伴い内部に存在していたプラ ズマが主プラズマ内に回生している．
以上の結果より，MHDを用いた STプラズマへの小型トーラスプラズマの移 送合体シミュレーションは完遂したと言える．この結果について，移送合体中の 不安定性の発生メカニズムを含めた諸現象の解析，並びに燃料供給評価を次章 以降行う．
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Fig. 3.20 STプラズマへの小型トーラスプラズマ移送合体の3次元MHDシミュレーショ
ンにおける，外部コイル立ち上げ完了(100τA)，プラズマの衝突(260τA)，プラズマの合体 直前(600τA)，プラズマの合体直後(630τA)の各時点のθ=0ポロイダル面の圧力及びポロイ ダル磁束の等値線分布．
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Fig. 3.21 STプラズマへの小型トーラスプラズマ移送合体の3次元MHDシミュレーショ
ンにおける副プラズマの移送速度の時間変化．
Acceleration phase
Collision Merging
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