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 난류 수송 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 난류 수송 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 핵 융합 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.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

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.

(출처 : SUMMARY 9p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 5
• Summary ... 8
• CONTENTS ... 11
• 목차 ... 14
• 제 1장 연구 개발 과제의 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
• 1. 1차년도 : XGC1과 XGC1p의 도입 및 훈련 ... 21
• 2. 2차 년도 : KSTAR 내부의 에너지 난류 수송 현상 연구 ... 28
• 3. 3차년도 : KSTAR 언저리 영역에서의 운동량 수송 현상 연구 ... 33
• 4. 4차 년도 : KSTAR 내부에서의 TEM 수송 특성 연구 ... 40
• 5. 5차 년도 : KSTAR 노심 영역에서의 에너지 및 운동량 수송 특성 연구 ... 47
• 2절 토카막 언저리 수송 연구 ... 52
• 1. 1차년도 : XGC0 도입 및 훈련 ... 52
• 2. 2차년도 : KSTAR H-모드 운영을 겨냥한 Bootstrap 전류 연구 ... 55
• 3. 3차년도 :　비선형 충돌 해석법 개발 및 불순물 수송 연구 ... 63
• 4. 4차년도 :　불순물과 ITG 난류의 상호 작용 연구 ... 80
• 5. 5차년도 : KSTAR 언저리 영역에서의 에너지 및 운동량 수송 특성 연구 ... 82
• 3절 코드 융합을 통한 통합 전산 모델링 ... 94
• 1. 1차년도 : M3D, ELITE 도입 및 XGC0-M3D-ELITE 코드 통합 ... 95
• 2. 2차년도 :　KSTAR 언저리 수송 장벽 구조 연구 ... 96
• 3. 3차년도 :　3D 자기장 영향 연구 ... 104
• 4. 4차년도 : RMP의 플라즈마 pedestal에 미치는 영향 연구 ... 117
• 5. 5차년도 : RMP의 ELM에 대한 영향 연구 ... 118
• 제 4장 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 122
• 1절 연구 개발의 최종 목표 ... 122
• 2절 연차별 연구 개발 목표 및 내용 ... 124
• 3절 계획 대비 달성도 ... 125
• 4절 목표 추출 및 가중치 부여 ... 127
• 제 5장 연구 개발 결과의 활용 계획 ... 128
• 1절 KSTAR 성능 향상에 기여 ... 128
• 1. KSTAR 실험 결과 해석 및 예측 ... 128
• 2. 최적의 운전 조건 도출 및 실험 계획에 기여 ... 128
• 3. 전산모사를 통한 예산의 효율성 극대화 및 신진 인력 양성 ... 128
• 2절 핵융합 플라즈마 물리 이해 ... 129
• 1. 난류 및 수송 물리 연구 ... 129
• 2. 근사 모델의 최소화로 복잡한 경계영역을 포함한 플라즈마 물리 연구 ... 129
• 3. 코드 통합으로 입자-유체 간의 상호 작용 및 플라즈마에의 영향 연구 ... 129
• 3절 타 분야로의 응용 ... 130
• 제 6장 연구 개발 과정에서 수집한 해외 과학 기술 동향 ... 131
• 1절 해외에서 개발되고 있는 gyro-kinetic 코드 ... 131
• 2절 해외의 부트스트랩 전류 및 3D 자기장 연구 동향 ... 132
• 3절 비선형 충돌 기법 연구 동향 ... 133
• 제 7장 참고 문헌 ... 135
• 끝페이지 ... 136