周辺プラズマに励起される広帯域不安定性のカオス的振る舞い

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07680547
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 小森 彰夫 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (50143011)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 肇 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (20260044) ; 渡辺 二太 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (70023728)
• Keywords: カオス / 周辺プラズマ / 広帯域不安定性 / コンパクトヘリカルシステム / 相関次元 / リヤプノフ指数 / ウェーブレット変換

Research Abstract

平成8年度は、本研究の平成7年度研究経費で購入した大容量のデジタイザー用メモリーを装着した中性サーマルリチウムビームプローブを用いて、ローカルアイランドダイバータ(LID)の実証実験を含む、様々なCHS実験で周辺プラズマの密度揺動のデータを収集した。更に、収集した時系列データをテルネットを利用して大型計算機に転送し、相関次元とリヤプノフ指数の解析を行った。また、空間的に異なった2点で得られた時系列データをウエーブレット変換することにより、空間的な構造を調べる解析も併せて行った。
平成8年度の解析結果で得られた主な研究成果は以下の通りである。
(1)相関次元は実験条件で異なるが、5〜9の非整数である。但し、同一の実験条件下ではほぼ同じ相関次元となる。
(2)複数の加熱装置で加熱された周辺プラズマの方が単一の加熱装置で加熱された周辺プラズマより相関次元は高い値となる。
(3)正のリヤプノフ指数を示すショットが存在する。
(4)自己相関係数とリヤプノフ指数の間には相関がある。
(5)密度揺動は空間的に特定の方向に伝搬していない。
以上の結果から、CHSの周辺プラズマに励起している広帯域不安定性は、これまで考えられてきた自由度が無限にあるような不安定性ではなく、少数自由度系で記述できる不安定性であることが明らかになった。更に、ショットに依っては周辺プラズマがカオス状態になっていることが見い出された。