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主プラズマと周辺プラズマ輸送の統合モデリング 4pD42P

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4pD42P
主プラズマと周辺プラズマ輸送の統合モデリング
Integrated Divertor Modelling of Impurity Transport in Detached Plasma
清水勝宏1、滝塚知典1、星野一生1、本多 充1、林 伸彦1、高山有道2、福山 惇3、矢木雅敏4
Katsuhiro Shimizu1,Tomonori Takizuka1, Kazuo Hoshino1, Mitsuru Honda1, Nobuhiko Hayashi1,
Arimichi Takayama2, Atsushi Fukuyama3, Masatoshi Yagi4.
JAEA1, NIFS2, 京都大学3, 九州大学4
ダイバータでの粒子、熱輸送を解析するため開発している統合ダイバータSONICコードシステムは、
2次元プラズマ流体コード(SOLDOR)、中性粒子モンテカルロコード(NEUT2D)、不純物粒子モンテカ
ルロコード(IMPMC)からなる。中性粒子、及び不純物輸送は、モンテカルロコードで解かれ、超並列計
算機(SGI ALTIX 3900)において、Message Passing Interfaceを用いた並列化による最適化により、3
2PEを用いて、5 10時間で定常計算が可能である。
新しい展開として、1.トカマク輸送コードとの結合、2.ダイバータ板での損耗/再堆積の現象を詳
細にモデリングしたEDDY(徳島大で開発)との結合 を進めている。
SONICコードでは、炉心プラズマの境界でのイオンの粒子束、熱流束を入力データとして与え、周辺
プラズマの密度、温度、流速の定常分布を求めている。しかし、粒子束、熱流束は、本来炉心プラズマの
閉じこめ特性が決める。また、ダイバータ特性は、中性粒子、不純物の炉心への逆流、混入を通じて、炉
心プラズマの閉じ込め特性に強い影響を与える。炉心とダイバータ特性の関連を明らかにするため、
SONICコードと炉心プラズマ輸送コード(TOPICSコード及びTASKコード)との結合を行う。こうした
結合において、問題となるのは、各コードは複数の開発者(他研究機関)により同時に改良が進められて
いる事である。従って、各コードの独自性を保ちながら、如何に結合するかが、結合/統合化の際の要(か
なめ)である。独立の複数のプログラムがMassage Passing Interface (MPI)によりデータを必要に応じ
て交換し、協調して計算を進めるシステム(MPMD:Multiple Program Multiple Data)の開発を行った。
第1図に、本コードシステムをTOPICS/SONIC/EDDYコードに適用した場合の模式図を示す。
本システムでは、全てのPEは担当するプログラム毎
にグループ分けされ、グループマスターから、計算に
grand master
必要なデータを受け取る(MPI_Bcast)。各モンテ計算
の結果は、グループマスターが受け取り集計する
(MPI_Reduce)。プログラム間のデータは、グランド
マスターからの指令により、グループマスター間の通
信(MPI_Send/MPI_Recv)により交換される。プロ
グラム間は、データ通信に限定され、他のコードへの
依存性が排除される。この結果、各コードの改良作業
に影響を与えることなく、統合化を図る事が可能とな
る。現在、各研究機関、及び国際協力の基にITER
group master
Integrated Modelling活動で、モデルの精密化とそれ
らのモデルの統合化が行われつつある。本システムは、 第 1 図 NEW MPMD system
そうした統合化にむけたシミュレーションコード開発
の基盤となるものである。
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