초록 ▼

KSTAR 핵융합 플라즈마 실험 결과 분석 및 예측을 위하여 근본 원리(first-principle)에 근거한 세계 선도적 전산코드를 개발하고 운용 능력을 배양함. KSTAR의 노심에서부터 언저리 부근까지 토카막 전 영역을 포함하는 난류수송 전산모사를 위해 XGC1 전산코드를 개발하였고, KSTAR의 전체적인 운영과 같은 좀 더 거시적인 현상을 보기 위해 XGC0를 개발하였음. 또 다양한 공간적, 시간적 현상들을 종합적으로 보기 위하여 M3D, ELITE 코드와의 결합도 수행되었음. 위와 같은 결과를 바탕으로, KSTAR의 운동량

KSTAR 핵융합 플라즈마 실험 결과 분석 및 예측을 위하여 근본 원리(first-principle)에 근거한 세계 선도적 전산코드를 개발하고 운용 능력을 배양함. KSTAR의 노심에서부터 언저리 부근까지 토카막 전 영역을 포함하는 난류수송 전산모사를 위해 XGC1 전산코드를 개발하였고, KSTAR의 전체적인 운영과 같은 좀 더 거시적인 현상을 보기 위해 XGC0를 개발하였음. 또 다양한 공간적, 시간적 현상들을 종합적으로 보기 위하여 M3D, ELITE 코드와의 결합도 수행되었음. 위와 같은 결과를 바탕으로, KSTAR의 운동량 수송, 회전, 부트스트랩 전류, 3D 자기장의 효과, 수송장벽 너비 스케일링, 불순물 수송과 같은 핵융합 실험에서 핵심적인 사안들에 대하여 전산모사를 수행하였고, 계속된 실험과의 비교 및 분석을 통하여 플라즈마의 성능 향상 및 물리적 이해에 기여하고 있음. 또한 정확한 전산모사를 위해 세계 최초로 비선형 충돌 기법이 개발되었고 검증되었음.

Abstract ▼

Ⅳ. Results of the Research
We have developed the codes based on first-principle during this 3-year projects, and have simulated phenomena in various temporal and spatial scales by integrating with other codes. In addition, we have developed a 2-dimensional nonlinear collision module for the first

Ⅳ. Results of the Research
We have developed the codes based on first-principle during this 3-year projects, and have simulated phenomena in various temporal and spatial scales by integrating with other codes. In addition, we have developed a 2-dimensional nonlinear collision module for the first time world-widely. With these developments, we have successfully applied to and simulated not only KSTAR but also other fusion devices.
We name the developed two codes as XGC1 and XGC0. XGC1 is a code to analyze turbulence transport in micro-scale. We have analyzed momentum transport and plasma rotation by this code. XGC0 is a simplified version of XGC1 for long-time simulation. We have used this code for researches on neoclassical theory in KSTAR, the influences of 3-dimensional magnetic perturbation, the effect of impurities, transport barriers, and edge physics.
We’d like to emphasize here that compared with other codes the both developed codes have remarkable features considering its foundation on first-principle and simulation of whole regions of Tokamak covering from core to edge. Furthermore, we have integrated XGC0 with other codes like M3D and ELITE, and have implemented nonlinear collision operator so that more accuracy of simulation is expected.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 5
• Summary ... 8
• Contents ... 11
• 목 차 ... 14
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 16
• 1절 KSTAR 난류수송 해석 및 분석을 위한 전산모사 ... 16
• 2절 토카막 언저리 수송 연구 ... 16
• 3절 코드 융합을 통한 통합 전산 모델링 ... 18
• 제 2장 국내외 기술 개발 현황 ... 19
• 1절 KSTAR 난류수송 해석 및 분석을 위한 전산모사 ... 19
• 2절 토카막 언저리 수송 연구 ... 19
• 3절 코드 융합을 통한 통합 전산 모델링 ... 20
• 제 3장 연구 개발 수행 내용 및 결과 ... 21
• 1절 KSTAR 난류수송 해석 및 분석을 위한 전산모사 ... 21
• 2절 토카막 언저리 수송 연구 ... 53
• 3절 코드 융합을 통한 통합 전산 모델링 ... 95
• 제 4장 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 123
• 1절 연구 개발의 최종 목표 ... 123
• 2절 연차별 연구 개발 목표 및 내용 ... 125
• 3절 계획 대비 달성도 ... 126
• 4절 목표 추출 및 가중치 부여 ... 128
• 제 5장 연구 개발 결과의 활용 계획 ... 129
• 1절 KSTAR 성능 향상에 기여 ... 129
• 2절 핵융합 플라즈마 물리 이해 ... 130
• 3절 타 분야로의 응용 ... 131
• 6장 연구 개발 과정에서 수집한 해외 과학 기술 동향 ... 132
• 1절 해외에서 개발되고 있는 gyro-kinetic 코드 ... 132
• 2절 해외의 부트스트랩 전류 및 3D 자기장 연구 동향 ... 133
• 3절 비선형 충돌 기법 연구 동향 ... 134
• 7장 참고 문헌 ... 136
• 끝페이지 ... 137