学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 2021 年度共同研究 最終報告書

jh210005-NAH

核融合プラズマ研究のための超並列粒子シミュレーションコード開発とその可視化
大谷 寛明（核融合科学研究所）
概要
核融合プラズマでは微視的物理が装置全体に影響を与える現象がある。微視的物理をプラズマ物理における基礎的過程として捉え、粒子コードによって微視的物理機構を解明するため、(1)粒子コード開発、(2)粒子コード結果のモデル化研究、(3)その場可視化研究を行う。今年度は、(1)ループ分割や粒子データ配列のスレッド並列用次元の要素数変更等による最適化、ジャイロ運動論モデルをヘリカル核融合炉の複雑な周辺磁場構造に適用するための要素手法開発、(2)粒子コードとのハイブリッド化を前提とした PIC 部分のコード開発、(3)VISMO ライブラリ公開、１次元及び２次元のデータ描画ルーチン作成を行った。物理機構の研究では、磁気再結合現象における特異な速度分布の体系化を進めた。周辺プラズマ輸送の研究では終端板の傾斜の効果の解析を行った。高速粒子注入モデルを用いた開放系長時間シミュレーションによってイオンの加速や波動間非線形結合に関する新たな知見が得られた。

1. 共同研究に関する情報

片桐孝洋（名大）：TypeI サブシステムでの最適(1) 共同研究を実施した拠点名化・実行支援名古屋大学 京都大学

石黒静児、堀内利得（核融合研）：問題設定・結(2) 共同研究分野

果評価

超大規模数値計算系応用分野

2.

(3) 参加研究者の役割分担
大谷寛明（核融合研）：総括、PIC 法による粒子研究の目的と意義
核融合発電の実現には、コアプラズマの高性コード開発・高速化・可視化研究

能化やその制御とともに、周辺領域プラズマの大野暢亮（兵庫県立大）：その場可視化研究

挙動理解とその制御やプラズマ中の高速粒子

宇佐見俊介（核融合研）：PIC 法による粒子コーが及ぼす影響の理解も必要である。しかし、磁ド開発・磁気再結合研究

気再結合によるディスラプション現象やブロ

長谷川裕記（核融合研）：PIC 法による粒子コーブのプラズマ輸送、非接触プラズマ過程、不純ド開発・周辺プラズマ研究

物輸送、高速粒子が励起する波動などの正確な樋田美栄子（核融合研）：PIC 法による粒子コー予測には、粒子運動のような微視的な物理を正ド開発・高速粒子による波動励起の研究しく解きながら、装置全体にわたる巨視的現象

森高外征雄、沼波政倫（核融合研）：ジャイロ運を調べる大規模シミュレーションが必要であ動論による研究開発る。また、大規模シミュレーション結果の可視

三浦英昭（核融合研）、深沢圭一郎（京大）、小川化解析をどのように行うかも喫緊の課題であ智也（北里大）：流体シミュレーションと粒子シる。

ミュレーションの比較研究

本研究課題は、先の微視的物理をプラズマ物

中島浩（京大）：動的負荷分散ライブラリ開発

理における基礎的過程として捉え、①粒子コー

臼井英之、三宅洋平（神戸大）：動的負荷分散ラドの研究開発及び粒子コードで微視的物理機イブラリの活用支援構を研究する。②巨視的なシミュレーションに1

学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 2021 年度共同研究 最終報告書組み込む微視的現象のモデル化を研究する。③

FX1000 への移植を行った。up3bd コードでは、シミュレーションデータの可視化解析を効率

コードの書き換えなどは行わず名大計算機セよく行うその場可視化の研究を行う。これによンターが用意したモジュールを使って、FX100

り核融合プラズマの閉じ込め性能改善へ寄与

より 2.5～3 倍程度の性能向上となった。PASMOすることを目的とする。

コ ー ド で は 、 最 も 計 算 効率 が 悪 い 、 粒 子 の今年度の研究目的は以下の通りである。

Pusher 及び Gather プロセスのアルゴリズムを①粒子コード up3bd・PASMO の開発では 20 年度見直し、1.67 から 1.78 倍の性能向上となった。に FX1000 への移植を行ったが、データ構造の②流体モデルと粒子モデルにおける運動論的変更などを検討してさらに最適化を進める。

スケールの影響を調べるため、差分法によるイup3bd コード開発では領域分割に応じた初期密オン・電子完全２流体シミュレーションコード

度分布設定ルーチン開発を進める。また、ジャの開発を進め、変数の持ち方の変更などコード

イロ運動論モデルに基づく粒子コード X-pointのリファクタリングを行った。

Gyrokinetic Code(XGC)の開発も進める。粒子③その場可視化ライブラリ VISMO の FX1000 へ

モデルによるプラズマ基礎研究では、磁気再結の移植及び可視化パラメータ設定ツールの開合で発生する異常な速度分布形成をさらに詳発を行った。

細に調べ、ブロブ現象の初期条件に対する依存物理研究では、磁気再結合現象における疑似性を調べて運動論的効果の研究を進め、高速粒的マクスウェル速度分布構造形成を発見した。

子による波動励起の長時間非線形発展を更にプラズマ輸送の物理研究では、フィラメントの明らかにする。

伝播速度に対する同位体効果について観測値②

粒子モデルと流体モデルの運動論的スケが理論値と一致する結果が得られた。高速粒子ールでの結果の差異が巨視的スケールでどのによる波動励起の研究では、プラズマ密度が増ように波及するか調べるため、完全 2 流体モデえると低域混成波の振幅が小さくなるというルの開発及び安定化技法の調査研究を行う。

実験と一致する結果が得られた。

③

その場可視化ライブラリ VISMO を引き続き

5. 今年度の研究成果の詳細開発する。シミュレーションデータの統計量を可視化する機能を追加する。

【コード研究・開発】
Particle-in-Cell（PIC）法に基づくプラズマ3.

当拠点公募型研究として実施した意義

粒子シミュレーションコードの開発として、
up3bd コード及び PASMO コードの研究・開発を本研究課題は超大規模計算機と超大容量ス推進した。

トレージを有する情報基盤を必要としたグランドチャレンジ的な問題である。また、計算科

up3bd コードは、①３次元空間における多数学分野・計算機科学分野・可視化情報学分野ののプラズマ粒子（領域分割型分散並列により数協調的かつ相補的な研究体制が必要不可欠で億個以上の粒子を扱うことが可能）の運動と、ある。このように幅広い研究分野の研究者を含それと自己無撞着な電場の時間発展を解けるむ研究体制を構築するため、多数の先導的研究こと、②ｘ軸方向の片側の境界、及び、ｚ軸方者が在籍する JHPCN 公募型共同研究で実施する向の両側の境界を、プラズマ粒子が吸収される必要がある。

境界、かつ、静電ポテンシャルが 0 となる（すなわち接地）境界とすることによって、磁場閉4. 前年度までに得られた研究成果の概要

じ込めプラズマ周辺部の開いた磁力線領域（スクレイプ・オフ・レイヤー）を模擬しているこ①PASMO コード及び up3bd コードの開発では、

2

学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 2021 年度共同研究 最終報告書と、③静電コードであるため、磁場の時間発展

表 1: 1 次元ずつ転送と 2 次元同時転送の比較を解く必要がなく（ただし、ベータ値（プラズ（最適化後（後述）コードを使用。システムサマ圧力と磁場圧力の比）が十分小さい状況に限

イズ 64×64×256、1 セルあたり粒子数 144 個、られる）、電磁コードに比して計算資源を節約

4 ノード、16 MPI プロセス使用。）できること、などが特徴である。そして、スクレイプ・オフ・レイヤーのプラズマ輸送現象に計算時間比

1 次元ずつ2 次元同時

1.00

1.19

おける微視的ダイナミクスを解明することがup3bd コードの開発意義である。本年度は、２

表 2: 粒子存否判定サブルーチンの最適化結果

次元領域分割化コードの開発と VISMO の挙動も

（as is を 1 とした計算時間比を示す。システ含めたその検証を進めた。本コードでは、可用

ムサイズ等は表 1 と同じ。ただし、領域分割は性を鑑み、１次元ずつ粒子データの転送を行う

1 次元方向のみ。丸数字は本文を参照。）

実装としたが、検証計算においては、２次元同コード全体時に転送する場合に比して、計算速度においてルーチンのみも優れていることを確認した（表 1）。また、本

as is

1.00

1.00

コードで高コストとなっている粒子存否判定①0.8490.621（粒子がプロセスの受け持つ領域に存在する①＋②0.8220.571かどうかを判定する）サブルーチンについて、①＋②＋③0.662

0.229①冗長計算の削除、②ループ分割、③粒子デー
タ配列のスレッド並列用次元の要素数の変更のように書き換えている。上記の例では１つのによる最適化を行った（表 2）。①では壁に吸収

配列 b(i)での計算を示しているが、実際のサブされた粒子の速度を０としていたが不要な計ルーチンでは複数の配列で行っていたため、1算であるため、削除した。②の対象ループではつの配列のみ含むループになるように分割し次の漸化式を含む計算をしている。

た。③では粒子配列のスレッド並列用次元の要素数を 12 から 36 に増やした。これは上記の例

a(1)=b(1)の N が小さくなって、キャッシュに載りやすく

do i=2,Nなり、効率化が実現したと推測される。２次元

a(i) = a(i-1) + b(i)領域分割に対応した初期粒子分布設定ルーチ

end doンについては、一旦、従前ルーチンにより粒子

do i=1,N位置を設定したのちに、粒子データ転送ルーチ

a(i) = a(i)*b(i)ンを流用して、粒子位置に対応したプロセスにend do

粒子データを移動させることにより実現した。
ただ、この方法では、システム中央付近を受け

FX1000 向けのコードではこの前半の漸化式計持つプロセスに粒子データが集中する（最大２算を倍程度になる）ときがあり、それに備えて余分に粒子データのバッファを用意しておく必要

s = 0が生じる。そこで、順方向にのみ粒子データをdo i=1,N転送する専用の転送ルーチンを用意することs = s+ b(i)により、メモリ使用量の増加を防いだ。

a(i) = s

PASMO コードは、磁気再結合研究のため２次

end do元あるいは３次元の電磁粒子シミュレーショ

3

学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 2021 年度共同研究 最終報告書

ンコードである。このコードの特長は、上流かなど有力な閉じ込め方式の一つとなっている。

ら磁場フラックス及びプラズマを流入させる

ヘリカル核融合炉では、トーラス方向の構造ことにより、磁気再結合を駆動することができ、を持つ三次元磁場配位を用いてプラズマを閉

また、下流では粒子が自由に出入りできる開放じ込めるが、閉じ込め磁場と真空容器との間は、系境界条件を用いていることである。このため、外部コイルに接続する開いた磁力線が複雑に長時間のシミュレーションが可能であること絡み合った状態になっている。本年度は、ジャが開発意義である。本年度は、up3bd コードでイロ運動論モデルをヘリカル核融合炉特有の採用されている最適化を PASMO コードに適用し複雑な周辺磁場構造に適用するための要素手た。具体的には、電流密度計算での作業配列へ法開発を行った[3,11]。一つは、非構造格子のの足しこみで、従来はスレッド並列用の次元を形成に関連したもので、外部コイル形状に合わ設定して、全粒子による足しこみ終了後、スレせた二次元曲面を数値最適化で生成するといッド並列の次元に対する累積計算を行っていうものである。この曲面は磁力線に対し近似的たが、スレッド並列用の次元をなくし、OpenMPに垂直になっており、この曲面上に非構造格子の reduction 指示節を用いる足しこみに変更しを生成することで、静電場（または電磁場）のた。これにより 1.2%程度の性能向上となった。

効率的な計算が可能になる。もう一つは、静電

これはスレッド並列次元に対する累積計算が場構造を求めるためのジャイロ運動論ポアソ不要になり、効率化された OpenMP の reduction

ン方程式を任意の磁場構造に対して計算でき機能が効いたと考えられる。

る反復解法を開発したというものである。方程XGC コードは、ジャイロ運動論に基づく PIC式に含まれる磁力線平均項が密行列を生成すコードであり、荷電粒子のジャイロ運動を粗視るが、本手法では適切な前処理と疎行列に対す化することで核融合炉装置スケールの運動論る高速な反復解法を組み合わせて解を求める的現象を取り扱うことができる。ジャイロ中心ことができる。これまでに開発した計算手法をの軌道を計算粒子で表し、その空間分布に基づ用いることで、世界的にも例がなかったヘリカいた静電場もしくは電磁場の計算を非構造格

ル核融合炉周辺領域へのジャイロ運動論の適子上で行う。本コードは、PIC 法と有限要素法用が現実的なものになると期待される。また、の併用により、装置形状に合わせた周辺プラズ

大型ヘリカル装置の炉心領域への応用として、マの運動論シミュレーションを実現でき、軸対大域的な径電場がもたらす水素同位体効果（イ称な磁場配位（トカマク配位）を想定してプリオン熱拡散係数に対する質量数依存性）を調べ、ンストンプラズマ物理研究所を中心に開発さ大域的な径電場、または複数イオン種の効果にれてきた。我々は、XGC を非軸対称な核融合装

よって、最近の重水素実験で観測されているも置、すなわち大型ヘリカル装置（日本）をはじのと定性的に類似した質量数依存性が実現すめとするヘリカル（ステラレータ）核融合炉にることをあきらかにした[6,15]。

適用するための国際共同研究を進めており、非【モデル化研究】

軸対称な磁場配位における核融合炉装置スケ

2021 年度の研究計画は、イオン・電子完全２ールの運動論的現象を取り扱えるようにする流体モデルについて、既存シミュレーションコことが本コードの開発意義である。ヘリカルードをベースに開発作業を進めるとともに、シ（ステレラータ）核融合炉では、３次元形状をミュレーションの安定化のための技法等の調持つ外部コイルのみで閉じ込め磁場を作るこ査研究を進めることであった。とができることから、最近では大型装置

Braginskii による古典的なイオン・電子完全Wendelstein-7X（ドイツ）の実験が開始される

２流体モデル(Rev. Plasma Physics 1, 1965)4

学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 2021 年度共同研究 最終報告書

を雛形として、保存型式でコードの実装を進めータであり、描画のための計算負荷は低い。そている。 また、粒子シミュレーションとのハイこで、独自に描画ルーチンを作成せず、Pythonブリッド化を前提として、PIC 部分のコード開の Matplotlib を利用し、グラフ描画する方針発も並行して行っている。このようなコード開にした。また、本機能のみを使用する場合も考発は、部分的な PIC シミュレーション情報を流慮し、VISMO とは切り離した独自のライブラリ体モデルに反映させて流体モデルの輸送係数とした。可視化するデータは特定の物理量に限を適合させることを目指すものであり、本コー定せず、また描画方法も Matplotlib を利用すドの開発意義である。

るので、ヒストグラムや散布図などさまざまな他方、安定化のための技法の調査研究として、グラフ化が可能である。作成したライブラリは、既存の拡張 MHD シミュレーションコードを用いデータを保存、Python スクリプトを生成する。て、人為的に付加した超粘性項による安定化のそのスクリプトがデータを読み込んで可視化、研究を行った。超粘性による安定化は、古くかグラフ画像を保存する。実行するスパコンがら用いられている確立された手法であり、プラ

Python をサポートしていない場合、データと可ズマの運動が単純である場合には安定化のた視化スクリプトを保存し、ポストプロセスでユめに良好な動作を示す。しかし、イオンスケーーザの PC で実行することも可能である。

ルと電子スケールへのカットオフスケールの【物理課題の研究成果】

設定について全く任意であることも良く知ら

磁気再結合研究では、疑似マクスウェル速度れている。拡張 MHD モデルによるシミュレーシ分布が、幅を持つリング（円環）型の速度分布ョンからも、特に電子スケールに対する超粘性の一形態であり、様々な速度を持ったイオンがの設定には、注意が必要であることが確認されジャイロ運動をすることによって形成されるた。今後は、数値解に対して動的に超粘性係数ことを突き止めた[17]。この事実から理論的に、を適合させる手法について調査が必要である。

有限な幅を持つリング型速度分布を正確に表【その場可視化の研究開発】

す関数を導き出すことに成功した[5]。さらにその場可視化では、シミュレーションの実行導き出した関数から、速度分布の形状がリング時に生データではなく可視化した画像を出力型（中心に穴を持つ）か、疑似マクスウェル型する。このため視点や内面レベルなどの可視化（山型）かを分ける条件を定量的に求めた[5]。

パラメータが固定されてしまい、異なる視点か様々な条件で粒子シミュレーションを行い、こら観察するなどの対話的な操作はできない。の条件が正しいことを確かめた。一方で、イオ

我々はその場可視化した結果を画像のみでなンの三日月型速度分布を見出し、これもリングく点群として保存する機能を、独自開発してい型分布の一種であることを明らかにした。電子るその場可視化ライブラリ VISMO に実装した。の三日月型速度分布は地球磁気圏の人工衛星

またその点群を表示するための専用ビューアで観測され、理論も提示されており、その理論を開発した。この点群を使って画像情報を保が、磁場形状が大きく異なる状況のイオンにも存・表示できる点がこのライブラリの特長であ拡張できることを示した[18]。これにより、特り、対話的にシミュレーションデータを描画で異な形状の速度分布の体系化が完成に近づききることがこのライブラリの開発意義である。

つつある。

今年度は、VISMO ライブラリを公開した[23]。

周辺プラズマ輸送の物理研究では、up3bd コ

また、シミュレーション実行中に統計量をグラードに実装された終端板に対して斜めの磁力フ化する機能を作成した。対象とするデータは、線、及び、ブロブを設定する機能を用いてプロ３次元データではなく、１次元及び２次元のデダクトランを行い、終端板の傾斜の効果につい5

学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 2021 年度共同研究 最終報告書て解析を進めた。その結果、傾斜が強くなるに場計算に対して一定の目処がつき、今後の周辺つれて、伝播速度が速くなることがわかった。

プラズマ現象への応用につながるものと期待

この速度上昇は、磁気プレシースによるデバイされる。また、学術論文 1 本[3]、国際会議(査シースの入口の密度低下に起因して、ブロブ中読有)1 本[6]、国際会議(査読無、招待講演 1 本の電場が強くなることによるものであると考を含む)2 本[11,15]を発表することができたた

えられる[12, 20]。

め、進捗 100％であり、当初計画通りである。
【モデル化研究】

高速粒子による波動励起の研究では、低域混成波不安定性について高速粒子を注入し続け2021 年度の計画のうち、コード開発部分の進る開放系シミュレーション行った。高速粒子の捗は、当初想定していた計画に比べて 50%程度注入効果によって、幅広い波数の低域混成波がの進捗である。これは、流体部分の開発に比べ励起し、イオンの加速を促進することを明らかて、粒子部分の組み込みの開発工程が多く、こにした[13,14]。この機構は、地球磁気圏におけの点で遅れが生じたためである。今後は粒子部る酸素イオンの加速などに寄与している可能分の組み込みを急ぐ必要がある。他方、安定化性がある[4]。また、高速粒子注入モデルを用い技法の調査については、概ね想定していた通りて、低域混成波とそれよりも高い波との非線形の進捗と結果が得られた。今後の展望として、結合を調べる研究も開始した。さらに、宇宙と解適合型の安定化技法の調査を進める予定で核融合のプラズマは、どちらも多種類のイオンある。

を含むことから、シミュレーションコードを多【その場可視化の研究開発】
その場可視化ライブラリ VISMO を公開するこ

種類イオンプラズマ用に拡張した。とができ[23]、年度始めに設定した目標は、達

6. 今年度の進捗状況と今後の展望成されたと考える。今後は、VISMO 側で使用するメモリ量の削減などに取り組む。

【コード研究・開発】【物理課題の研究成果】

up3bd コードの開発では、２次元領域分割化
コードの開発と VISMO の挙動も含めたその検証、磁気再結合研究では、当初予定したパラメー

FX1000 におけるコード最適化、２次元領域分割

タサーベイ回数を大きく超えた回数の計算をに対応した初期粒子分布設定ルーチンの開発行うことができ、特異な速度分布における種類などを実施し、当初計画に対する進捗率は、全毎の形成条件を詳しく調べ、特に疑似マクスウ体として 80%弱となっている。今後は、開発途

ェル速度分布について定量的な知見を得るこ

上のルーチン群の開発を継続するとともに、リとができ [5,17]、特異な速度分布の体系化とアル粒子シミュレーションを目指し、素過程いう目標にさらに近づいた。加えて、疑似マク（原子分子過程、クーロン衝突）モデル導入のスウェル速度分布の理論構築を通して、幅を持検討を進める。

つリング型速度分布を正確に表す関数式を世PASMO コードの開発では up3bd コードを参考

界で初めて導出したことは、リング速度分布かにコードの最適化を行うことができたため、当ら駆動される不安定性研究を大きく進めるこ初計画通りの進捗が得られた。今後は最もネッとにつながる成果であり、計画以上の進捗であクとなっている電流密度の足しこみ計算のアる[5]。上記をはじめとする進捗によって、学術ルゴリズム変更などで更なる最適化を行う。

論文２本[1,5]、国際会議(査読有)２本[7,8]、XGC コードでは、本年度の開発により、ジャ国内会議２本[17,18]を発表できた。その中でイロ運動論モデルのヘリカル核融合炉周辺領も特に、プラズマ・核融合学会年会で、当初計域への適用における最大の難点であった静電画通りに、特異な速度分布に着目した本トピッ

6学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 2021 年度共同研究 最終報告書

クスと、人工衛星による速度分布直接観測や室(1)

学術論文 （査読あり）

内実験でのプラズマ加熱の解釈などといった[1] C. Z. Cheng(+), S. Inoue, Y. Ono, H.

連携について提案を行うことができた[18]。以Tanabe, R. Horiuchi, and S. Usami, “Plasma

上から、進捗状況は 100%以上である。今後は、heating and current sheet structure in

その提案した連携を進める他、リングや疑似マ

anti-parallel magnetic reconnection”, Phys.

クスウェル速度分布の課題をクーロン衝突やPlasmas (28), p.072101, 2021

中性粒子との衝突が効く場合の磁気再結合へ[2] H. Hasegawa, H. Tanaka, S. Ishiguro:と拡張する。

“Linear analysis of cross-field dynamics

周辺プラズマ輸送の物理研究では、up3bd コ

withfeedback

instability

ondetachedードに実装された終端板に対して斜めの磁力

divertor plasmas,” Nuclear Fusion (61),線、及び、ブロブを設定する機能を用いてプロ

p.126005, 2021

ダクトランを行い、終端板の傾斜の効果につい[3]て解析を進めた。学術雑誌 1 本[2]、国際会議

Gyrokinetic Field Solvers toward Whole-(査読有)2 本[9,10]、国際会議(査読無)1 本[12]、Volume Modeling of Stellarators”, Plasma

国内会議 3 本[19-21]を発表できた。当初計画

and Fusion Research (16), p.2403054, 2021

に対する進捗率は、全体として 60%程度となっ[4] T. Koatni, M. Toida, T. Moritaka, andており、今後は、実質量比の計算によるフィラ

S. Taguchi, “PIC simulation of energetic-

メント輸送における同位体効果の解析や、フィion

ラメント発生過程などについて研究を行ってdevelopment

lower-hybrid

wave

いきたい。

instabilities,” J. Phys. Soc. Jpn.

(90),

高速粒子注入モデルを用いた開放系長時間T.

Moritaka

injectionetal.,

effectsof“ Improvingonnonlinear

p.124501, 2021

シミュレーションによって、イオンの加速や波[5] S. Usami and R. Horiuchi: “Pseudo-

動間非線形結合に関する新たな知見が得られMaxwellian Velocity Distribution Formed by

た。実験との比較は十分には進められなかった

theが、本年度に得られた新たな知見は今後の更なReconnection,” Front. Astron. Space Sci

る研究の発展につながるものであり、査読付き(9), p.846395, 2022

Pickup-like

Processin

Magnetic(2) 国際会議プロシーディングス （査読あ論文１本[4]、国際会議(査読無) 2 本[13,14]、国内会議 1 本[16]を発表することもできたたたり）め、進捗状況は 70％程度である。

[6] T. Moritaka et al., “Isotope Effects

各課題の進捗状況は以上の通りで、やや進捗

in Ion Temperature Gradient Modes withに遅れが見られる課題がある一方、100％以上

Radial Electric Field in Large Helicalの進捗を見せた課題もある。それぞれの課題でDevice”,具体的な成果を得ることができ、課題全体としConference, Virtual Event, May 10-15, 2021ては当初計画通りに研究を進めることができ[7] S. Usami, R. Horiuchi, T. Moritaka, Y.

たと考える。

Ono, M. Inomoto, and H. Tanabe, “Particle

28thIAEA

FusionEnergySimulation on Merging Processes of Two

7. 研究業績一覧

Spherical

Tokamak-Type

Plasmoids

ina

Conducting Vessel ” , 28th IAEA Fusion（発表予定も含む．投稿中・投稿予定は含まない）

Energy Conference, Virtual Event, May 1015, 2021

7

学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 2021 年度共同研究 最終報告書[8] S. Usami, R. Horiuchi, T. Moritaka, andinstabilities: 1D-PIC simulation, ” AGU

Y, Ono, “Studies on ion heating throughFall Meeting, Online, Dec. 13-17, 2021

the merging of spherical tokamaks by means[15] T. Moritaka, H. Sugama, M. Cole et al,of particle simulations”, 40th JSST Annual“IsotopeInternational

gradient mode with radial electric field

Conference

onSimulation

effects

onion

temperature

Technology, Online, Sep. 1-3, 2021

in Large Helical Device” (invited), 30th[9] H. Hasegawa, H. Tanaka, S. Ishiguro,

International Toki Conference, Online, Nov.

“Linear analysis of cross-field dynamics

16-19, 2021

withfeedback(4) 国内会議発表 （査読なし）

ondetached

IAEA

Fusion[16] 小谷翼, 樋田美栄子, 森高外征雄, 田口

Energy Conference, Virtual Event, May 10-

聡, 高速粒子による低域混成波不安定性の非

15, 2021

線形発展及びイオン加速に対する高速イオン

divertor[10]

instability

plasmas,”H.

28thHasegawa,“DevelopmentofS.

Ishiguro,注入の影響, プラズマ・核融合学会年会, オン

theefficientライン, 2021 年 11 月 22 日-25 日

electrostatic plasma particle simulation[17] 宇佐見俊介、堀内利得、大谷寛明：「磁気code for the study of fusion boundary layer

リコネクションにおける疑似マクスウェル速

plasmas,” 40th JSST Annual International度分布の形成」、プラズマシミュレータシンポ

Conferenceジウム 2021、オンライン、2021 年 9 月 16 日-

onSimulation

Technology,Online, Sep. 1-3, 2021

17 日

(3) 国際会議発表 （査読なし）[18]宇佐見俊介、銭谷誠司、堀内利得、大谷寛[11] T. Moritaka et al, “Electrostatic

明：「磁気リコネクションにおけるイオンの特potential calculations for whole-volume

異な速度分布と加熱機構の関係 」、第 38 回プ

gyrokinetic modeling of stellarators”,

ラズマ・核融合学会年会、オンライン、2021 年

47th European Physical Society Virtual

11 月 22 日-25 日

Conference on Plasma Physics, Online, June[19] 長谷川 裕記, 石黒 静児, “境界領域輸

21-25, 2021

送ダイナミクス研究のための 3 次元静電粒子コ[12] H. Hasegawa, S. Ishiguro: “3D-PICードの開発,” プラズマシミュレータシンポ

simulation

ジウム 2021、オンライン、2021 年 9 月 16 日-

fora

filamentary

plasmastructure ended by tilted plates,” 30th

17 日International Toki Conference, Online, Nov.

[20] 長谷川 裕記, 石黒 静児, “プラズマフ

16-19, 2021ィラメント輸送ダイナミクスにおける終端板[13] T. Koatni, M. Toida, T. Moritaka, andの傾斜の効果,” 第 38 回プラズマ・核融合学

S.

Taguchi,“ Simulationenergetic-ion

injection

magnetosonicandinstabilities,”30th

studyof会年会、オンライン、2021 年 11 月 22 日-25 日

effects

on[21] 長谷川 裕記, “連結階層シミュレーシ

lower-hybrid

ョンと劇的変容現象,” （招待講演）、 「自然InternationalToki

科学における階層と全体」シンポジウム、オン

Conference, Online, Nov. 16-19, 2021

ライン、2022 年 1 月 6 日-7 日[14] T. Kotani, M. Toida, T. Moritaka, S.

[22] 大野暢亮, "In-situ 可視化ライブラリ

Taguchi, “Parametric study of energetic-

VISMO の紹介"(ポスター), プラズマシミュレ

ioninjectioneffectsonion-ring

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学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 2021 年度共同研究 最終報告書

ータシンポジウム 2021、オンライン、2021 年 9月 16 日-17 日(5) 公開したライブラリなど[23] その場可視化ライブラリ VISMO:
https://vizlab.sakura.ne.jp/ja/vismo.html(6) その他（特許，プレスリリース，著書等）

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