초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
KSTAR핵융합 플라즈마 장치에 존재하는 베타유도알펜모드(Beta induced Alfven Eigenmode) 파동 현상에 관하여 연구

□ 연구 개발 성과
핵융합 플라즈마에서는 고에너지 입자가 상존하며 이들 입자들은 배경 플라즈마와 상호 작용을 일으키며 다양한 물리 현상을 일으키고 있다. 이들 고에너지 입자는 플라즈마 이상 수송을 일으키기 때문에 핵융합로의 안정적 운영을 위해 적절히 제어할 필요가 있다. 고에너지 입자는 fishbone, EPM, TAE, EAE, BAE, BAAE

□ 연구의 목적 및 내용
KSTAR핵융합 플라즈마 장치에 존재하는 베타유도알펜모드(Beta induced Alfven Eigenmode) 파동 현상에 관하여 연구

□ 연구 개발 성과
핵융합 플라즈마에서는 고에너지 입자가 상존하며 이들 입자들은 배경 플라즈마와 상호 작용을 일으키며 다양한 물리 현상을 일으키고 있다. 이들 고에너지 입자는 플라즈마 이상 수송을 일으키기 때문에 핵융합로의 안정적 운영을 위해 적절히 제어할 필요가 있다. 고에너지 입자는 fishbone, EPM, TAE, EAE, BAE, BAAE 등 다양한 자기유체 현상을 일으키는데, 그중 최근관심사 중의 하나가 BAE파동 현상(beta induced Alfven wave)이다. 이 모드가 특별히 관심을 불러일으킨 이유는 이 파동이 ion acoustic 파동과 같은 영역의 진동수를 갖는 모드로서, TFTR, DIIID, JET, ASDEX-upgrade, Tore-Supra등에서 발견되며, 플라즈마 수송에 영향을 주는 fishbone, GAM(geodesic Acoustic mode)와도 관련된 증거가 보이기 때문이다. 본 연구에서는 KSTAR 플라즈마를 대상으로 BAE 모드특성을 연구하였다.
주요 연구 성과는 다음과 같다.
1. GTC gyrokinetic code를 이용한 KSTAR Alfven wave 분석
2. kinetic Alfven eigenmode solver(KAES) code 완성
2. KAES를 이용하여 KSTAR에서 가능한 kinetic BAE excitation 특성 조사
3. BAE를 발생시키는 새로운 메카니즘 발견

□ 연구 개발 성과의 활용 계획(기대 효과)
KSTAR장치 알페닉 모드분석능력 확보
ITER 플라즈마 연구에 기여
국내 핵융합로 노심 연구역량 향상
한국의 핵융합 분야 발전에 공헌할 수 있는 국제적 인력 양성

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose & Contents
Beta induced Alfven eigenmodes (BAEs) in KSTAR plasmas are theoretically studied.

□ Results
In fusion plasma, high energy particles exist and these particles interact with the background plasma and cause various physical phenomena. These high-energy particles cause

□ Purpose & Contents
Beta induced Alfven eigenmodes (BAEs) in KSTAR plasmas are theoretically studied.

□ Results
In fusion plasma, high energy particles exist and these particles interact with the background plasma and cause various physical phenomena. These high-energy particles cause abnormal plasma transport and therefore need to be appropriately controlled for the stable operation of the fusion reactor. High energy particles cause various magnetic fluid phenomena such as fishbone, EPM, TAE, EAE, BAE, and BAAE. One of the recent concerns is the beta induced Alfven wave. This mode is of particular interest because it is found in TFTR, DIIID, JET, ASDEX-upgrade, and Tore-Supra modes where the waves have frequencies in the same region as the ion acoustic wave, GAM (geodesic Acoustic mode). In this study, BAE mode characteristics were studied for KSTAR plasma.
Major achievements are as follows.
1. KSTAR Alfven wave analysis using GTC gyrokinetic code
2. Kinetic Alfven eigenmode solver (KAES) code completion
2. Investigation of possible kinetic BAE excitation characteristics in KSTAR using KAES
3. Discovering a new mechanism to generate BAE

□ Expected Contribution
Development of analyzing capability for the TAE/BAE modes in KSTAR
Contribution to the ITER plasma operation and control.
Improvement of the domestic research capability, enhancement of domestic/international research networks, and education of young fusion plasma physicists.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• Contents ... 6
• 목차 ... 7
• 1. 연구 개발 과제의 개요 ... 8
• 1-1. 연구 개발 목적 ... 8
• 1-2. 연구 개발의 필요성 ... 8
• 1-3. 연구 개발 범위 ... 8
• 2. 국내외 기술 개발 현황 ... 9
• 2-1. 타 연구기관 수행 내용 ... 9
• 2-2. 국내 핵융합 연구 현황 ... 9
• 3. 연구 수행 내용 및 결과 ... 10
• 3-1. 토카막에서의 BAE (Beta induced Alfven wave) ... 10
• 3-2. Ideal MHD 플라즈마 모델 ... 12
• 3-3. 평행 평형 전류 효과 (Parallel equilibrium current effect) ... 17
• 3-4. 비선형효과 ... 18
• 3-5 충돌 및 전자 란다우 감쇠 ... 18
• 3-6. kinetic Alfven 고유함수해 코드 알고리즘 및 프로그램 리스트 ... 21
• 3-7. KBAE (kinetic 베타 유도 Alfven 고유함수) ... 29
• 3-8. 자기 섬에 의한 KBAE 발생 ... 37
• 3-9. 자기 섬과 Kinetic BAE의 비선형 결합에 의한 GAM 발생 ... 47
• 3-10. 고에너지 입자에 의한 KBAE 발생 ... 52
• 3-11. 고에너지 입자에 의한 KRSAE 발생 ... 60
• 3-12. RSAE 고유함수 발생 조건에 대한 재검토 ... 72
• 3-13. KSTAR에서의 알펜파 특성 ... 82
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 87
• 4-1. 목표 달성도 ... 87
• 4-2. 관련 분야 기여도 ... 87
• 5. 연구 결과의 활용 계획 ... 88
• 6. 연구 과정에서 수집한 해외 과학 기술 정보 ... 88
• 7. 연구 개발 결과의 보안 등급 ... 88
• 8. 국가 과학기술 종합정보시스템에 등록한 연구 시설·장비 현황 ... 88
• 9. 연구 개발 과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 89
• 10. 연구 개발 과제의 대표적 연구 실적 ... 91
• 11. 기타 사항 ... 91
• 12. 참고 문헌 ... 92
• 끝페이지 ... 94