1999 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマ乱流中の熱エネルギー輸送障壁の電磁流体統一理論
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11680496
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
横井 喜充 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (50272513)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 浩文 東北生活文化大学, 家政学部, 助教授 (20296023)
半場 藤弘 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (20251473)
吉澤 徴 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60011649)
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| Keywords | プラズマ乱流 / 電磁流体(MHD) / 輸送障壁 / 電場 / プラズマ回転 / ダイナモ / クロス・ヘリシティ / ヘリシティ |
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| Research Abstract |
プラズマ乱流中の速度/磁場相関であるクロス・ヘリシティの効果によって、乱れの中でも大規模な磁場が定常的に存在しうることを示した。そこでは、プラズマの回転がクロス・ヘリシティを生成し、次に生成されたクロス・ヘリシティの効果でプラズマの乱れが抑制される。これはプラズマの回転とクロス・ヘリシティ効果の組み合わせによる乱流ダイナモ機構および乱流輸送抑制機構と言うことができる。この磁場の生成および乱れの抑制を記述する乱流モデルを構築・整備した。(11項研究発表、第1番目の雑誌論文)
一方で、核融合装置において中空式のプラズマ電流プロファイルを形成すれば、その電場の曲率とクロス・ヘリシティの効果が組み合わさってプラズマ中に大規模な回転が生じる可能性のあることを、初めて理論的に示した。その予言を円管プラズマの数値シミュレーションによって確認した。(11項研究発表、第2番目の雑誌論文)
プラズマ乱流中の大規模磁場生成・維持機構を、速度場および磁場のねじれ構造を表すヘリシティとクロス・ヘリシティの効果という点から統一的に解釈できることを示した。この知見は、回転球殻上幾何では地球磁場の起源と関連して、運動エネルギーよりもずっと大きな磁場エネルギーを実現する機構として有望なものと考えられる。(11項研究発表、第3番目の雑誌論文)
これらの成果を踏まえて次年度は、クロス・ヘリシティの効果が実効的に働くためにはどれだけのクロス・ヘリシティ量を注入すべきかについて知見を得たい。このことはプラズマにどれだけの大きさの回転を生じさせればよいかの問題、と言い換えることができる。この点については乱流モデルを用いた数値シュミレーションが有用であると考えられる。
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[Publications] Yokoi,Nobumitsu: "Magnetic-field generation and turbulence suppression due to cross-helicity effects"Physics of Fluids. 11・8. 2307-2316 (1999)
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[Publications] Yoshizawa,Akira: "Magnetohydrodynamic mechanisms of electric-field transport suppression and plasma-rotation generation"Physics of Plasmas. 6・8. 3194-3206 (1999)
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[Publications] Yoshizawa,Akira: "Turbulent magnetohydynamic dynamo based on alpha and cross-helicity effects"Physics of Plasmas. 6・12. 4586-4596 (1999)
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[Publications] 加藤 浩文: "回転球殻内乱流ダイナモ-磁場エネルギーが運動エネルギーに卓越する機構"生産研究. 52・1. 23-26 (2000)
