1998 Fiscal Year Annual Research Report
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09878090
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
佐藤 哲也 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (80025395)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高丸 尚教 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (20241234)
冨田 幸博 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助教授 (40115605)
堀内 利得 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (00229220)
渡辺 國彦 核融合科学研究所, 計算機センター, 教授 (40220876)
林 隆也 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (60156445)
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| Keywords | 自己組織化現象 / 秩序形成 / 計算機シミュレーション / 複雑性 / 構造形成 / 粒子シミュレーション / 磁気流体 / 普遍的法則性 |
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| Research Abstract |
本年度は、バーチャルリアリティ装置用グラフィックワークステーションを最新鋭のものに強化することによって、従来の3面スクリーンによるものから4面スクリーンによるバーチャルリアリティに改良し、本計画を更に強力に推進するための基盤を整備した。そしてこの改良されたバーチャルリアリティ装置を活用し、自己組織化仮説を検証するためのグラフィックソフトウェアの開発を行いつつ、複雑性シミュレーション研究を行った。得られた具体的成果は、1)ダイナモ作用による双極子磁場構造形成のシミュレーションにおいて、双極子磁場が形成された後、長時にわたって磁場構造は安定な形状を保つが、中心部で与えられた熱エネルギーが運動エネルギーに変換・備蓄され、突然の磁場反転という構造変換を起こし、更にこれが間欠的に起きるという自己組織化仮説に完全に符合する結果を得た。2.)密度が0からレーザー周波数の2倍の遮断周波数に対応する密度(遮断密度)まで変化するような、大きい密度勾配を持つ不均一プラズマに対して、比較的波長が長いレーザー光を進入させた場合、レーザー光は遮断密度近傍で複数のフィラメントに分かれた後、高密度領域に進入して中心部分で再収束し、最終的には遮断密度の2倍の領域をも打ち抜く。さらに再収束した後のレーザ強度は、初期の3倍以上になり、プラズマ内部に空洞構造を作り出すことが明らかとなった。3)ダストプラズマ中の微粒子に対して2次電子放出効果を取り入れた新しい粒子シミュレーションゴードを開発した。シミュレーションの結果、微粒子が負から正、あるいは、正から負へと突然大きく電荷を変える「フリップフロップ効果」を実証し、正及び負に帯電した微粒子が凝集して成長していく過程を示すことに成功した。更に、フリップフロップ効果が起きるためには、言い換えれば、微粒子の成長のためには、微粒子の適度な大きさが存在することがわかった。
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[Publications] Y.Todo et al.: "A Particle Algorithm for Linear Kinetic Analysis in Tokamak Plasma" J.Comp.Phys. 141・1. 37-45 (1998)
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[Publications] S.Fujiwara et al.: "Molecular Dynamics Simulation of Structural formation of Short Polymer Chains" Phys.Rev.Lett.80・5. 991-994 (1998)
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[Publications] Y.Todo et al.: "Particle-magnetohydrodynamic Simulations of the Toroidal Alfven Eigenmode" Phys.Plasmas. 5・5. 1321-1327 (1998)
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[Publications] S.Bazdenkov et al.: "Topological Transformations in Isolated Straight Magnetic Tubes" Astrophys.J.500・2. 966-977 (1998)
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[Publications] B.Dasgupta et al.: "Relaxed States of a Magnetized Plasma with Minimum Dissipation" Phys.Rev.Lett.81・15. 3144-3147 (1998)
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[Publications] R.Horiuchi: "Collisionless magnetic reconnection in the presence of external driving flow" J.Plasma Phys.(in press). (1999)
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[Publications] R.Horiuchi et al.: "Particle Simulation of Collisionless Reconnection in Three Dimensions" Plasma Physics and Controlled Fusion. (in press). (1999)
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[Publications] T.Hayashi et al.: "Self-Organizing Plasmas" Plasma Physics and Controlled Fusion. (in press). (1999)
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[Publications] Lj.R.Hadzievski et al.: "Simulation of Weak and Strong Langmuir Collapse Regimes" Phys.Lett.A. (in press). (1999)
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[Publications] T.Hayashi et al.: "Nonlinear Simulations of Internal Reconnection Event in Spherical Tokamak" Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research. (in press). (1999)
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[Publications] R.Horiuchi et al.: "Kinetic Stabilization of Tilt Disruption in Field-Reversed Configurations" Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research. (in press). (1999)
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[Publications] Y.Todo et al.: "Kinetic-Magnetohydrodynamic Simulation Study of Fast lons and Toroidal Alfven Eigenmode" Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research. (in press). (1999)
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[Publications] T.Sato: "A New Synthetic Approach to Science of Complexity: The MISSION Project at NIFS" Chinese Phys.Lett.(in press). (1999)
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[Publications] R.Horiuchi et al.: "Three-Dimensional Particle Simulation of Collisionless Driven Reconnection" Chinese Phys.Lett.(in press). (1999)
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[Publications] Y.Tomita et al.: "Particle Simulation on Detached Plasma" Chinese Phys.Lett.(in press). (1999)
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[Publications] T.Sato: "Can Plasma Physics take a Leadership in the 21st Century's Science" Physics of Ionized Gases. (in press). (1999)
