高温プラズマの分岐に伴うヒステリシス現象と過渡応答の物理研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08680510
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 伊藤 早苗 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70127611)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢木 雅敏 九州大学, 応用力学研究所, 講師 (70274537) ; 伊藤 公孝 文部省核融合科学研究所, 教授 (50176327)
• Keywords: 高温プラズマ / 遷移理論 / ヒステリシス / 分岐現象 / 静電(分極)分岐 / 磁場分岐 / ELM / バースト現象

Research Abstract

当研究では、高温プラズマにおけるヒステリシスを伴う遷移(分岐)現象の原因となる1)物理機構を整理し、2)理論的定式化をして、3)その方程式を解き、解析をする。また、その特性を示し、体系化することを目指す。
分岐の一つの原因となる自発分極は、イオンと電子の極性損失の差で誘発される。様々な条件に応じたこれらの物理過程を考察し、抽出することでできる。
本年度は、未だ定式化されていない分岐現象を定式化した。そのために関与する物理機構を整理し、抽出する。抽出した物理機構をもとに各々の分岐理論を作成し、発現するパラメータ領域を同定し、分岐特性を調べ、論文として発表した。
特に別種の分岐機構が共存する場合に予測されるダブル・ヒステリシス特性と実験で観測されている混合型ELMの対応については論文にまとめた。
また、Hモード中に現われるバースト現象としてELMと呼ばれるものがあり、最近、実験での現象論的な分類が進み、数種類のELMの存在が知れてきている。その解明のために、実験結果と比較してどの物理過程があるか調べた。そして、高温プラズマにおける新しい遷移理論を提唱した。(論文として発表)分岐現象の新しい原因として分極の他に磁場構造の分岐を予言している。この理論モデルは(不)規則的なバースト現象を説明し得る。実験等における評価を持っているところである。
特筆すべき事は、第10回日本IBM科学賞を「高温プラズマの電磁乱流の非線形理論」という題で受賞した。

Research Products

• [Publications] 伊藤早苗: "A Model of Giant ELMs" Plasma Physics and Controlled Fusion. 38・4. 527-549 (1996)
• [Publications] 登田慎一郎: "A Change of the H-mode Dynamics due to the Edge Electric Field Shear" Journal of The Physical Society of Japan. 65・5. 1284-1289 (1996)
• [Publications] 福山淳: "Transport modeling of L-H transition and barrier formation" Plasma Physics and Contrlled Fusion. 38・8. 1319-1322 (1996)
• [Publications] 登田慎一郎: "Double hysteresis in L/H transition and compound dithers" Plasma Physics and Controlled Fusion. 38・8. 1337-1341 (1996)
• [Publications] 伊藤早苗: "Model of Giant ELMs" Plasma Physics and Controlled Fusion. 38・8. 1367-1371 (1996)
• [Publications] 伊藤公孝: "Theory of Self-sustained Turbulence in Confined Plasmas" Plasma Physics Reports. 22・9. 721-739 (1996)
• [Publications] 伊藤公孝: "Subcritical Excitation of Plasma Turbulence" Journal of the Physical Society of Japan. 65・9. 2749-2752 (1996)
• [Publications] 三浦幸俊: "Ion heat pulse after a sawtooth crash in the JAERI Fusion Torus-2M tokamak" Physics of Plasmas. 3・10. 3696-3700 (1996)
• [Publications] 伊藤早苗: "Self-sustained turbulence and H-mode confinement in toroidal plasmas" Plasma Physics and Controlled Fusion. 38・10. 1743-1762 (1996)
• [Publications] 伊藤公孝: "Dynamic Structure in Self-Sustained Turbulence" Plasma Physics and Controlled Fusion. 38・12. 2079-2096 (1996)
• [Publications] 伊藤公孝: "「核融合研究I 核融合プラズマ」(第3編磁場閉じ込め、第2章トカマクにおける閉じ込め)" 名古屋大学出版会, 37 (1996)
• [Publications] 伊藤公孝: "「核融合研究I 核融合プラズマ」(第4編加熱と電流駆動、第2章加熱・電流駆動プラズマの安定性と輸送)" 名古屋大学出版会, 17 (1996)