高温プラズマの自己維持乱流の確率的遷移の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11878077
• 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): 伊藤 公孝 文部科学省, 核融合科学研究所, 教授 (50176327) ; 登田 慎一郎 文部科学省, 核融合科学研究所, 助手 (60332186) ; 矢木 雅敏 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (70274537) ; 川崎 光宏 九州大学, 応用力学研究所, COE非常勤研究員
• Keywords: プラズマ乱流 / 自己維持乱流 / 遷移理論 / 遷移確率 / 分岐現象 / 確立統計理論 / 亞臨界乱流

Research Abstract

萌芽的研究の最終年度としてまとめるために、自己維持乱流モデルにおける統計的性質をとり入れる研究を進めた。新たな理論体系への挑戦として、スケール長が大きく異なる乱流が混在している状態を考え、そこでの統計的非線型相互作用をとり入れる理論モデルを定式化し論文として発表した。この多スケールを内在する状態の非線型理論はプラズマ分野のみならず、広い分野でも重要課題である。前年度まで構築して来た理論体系の枠組みが世界的に知られるところとなり、次の2件の国際会議での招待講演を行なった。(伊藤早苗:Transition in multiple-scale-length turbulence,電磁乱流の自己組織化と輸送の国際会議アックス・アン・プロバンス(フランス)2001年7月,伊藤早苗:Transitio in multiple-scale-length turbulence in plasmas,第43回米国物理学会(DPP),ロング・ビーチ(米国)2001年11月)
中性乱流の理論研究にも着手し、スワール流における乱流の統計的効果も新たに解析して論文として発表した。さらに確率方程式(ランジュバン方程式)を直接解いて性質を調べる研究も手がけ結果を発表した。
また最終年度をしめくくるに当たり、成果報告書をとりまとめて出版した。(2002年3月)本研究は、高温プラズマの自己維持乱流の確率的遷移を研究できる様に、現象の確率的描像を明らかにするとともに、理論体系に乱流の統計性を導入しようとする意欲的なものであったが、今後のこの研究課題に対する確固たる基盤を作ったと言える。

Research Products

• [Publications] K.L.Wong, K.Itoh, S.-I.Itoh, A.Fukuyama, M.Yagi: "Short wavelength fluctuations and electron transport in TFTR"Physics Letters A. 276. 281-285 (2000)
• [Publications] U.Stroth, K.Itoh, S.-I.Itoh, H.Laqua, the ECRH team, the W7-AS team: "Internal Transport Barrier Triggered by Neoclassical Transport in W7-AS"Phys. Rev. Lett.. 86・26. 5910-5913 (2001)
• [Publications] M.Yokoyama, K.Itoh, S.Okamura, K.Matsuoka, S.-I.Itoh: "Maximum-J capability in a quasiaxisymmetric stellarator"Physical review E. 64・015401. 1-3 (2001)
• [Publications] K.Itoh, H.Sanuki, S.Toda, M.Yokoyama, S.-I.Itoh, M.Yagi, A.Fukuyama: "Transition of Radial Electric Field in Helical Systems"Journal of the Physical Society of Japan. 70・06. 1575-1584 (2001)
• [Publications] S.-I.Itoh, K.Itoh: "Statistical Theory and Transition in Multiple-scale-lengths Turbulence in Plasmas"Plasma Phys. Control. Fusion. 43・07. 1055-1102 (2001)
• [Publications] A.Yoshizawa, N.Yokoi, S.Nisizima, S.-I.Itoh, K.Itoh: "Variational approach to a turbulent swirling pipe flow with the aid of helicity"Physics of Fluids. 13・08. 2309-2319 (2001)
• [Publications] A.Fujisawa, H.Iguch, T.Minami, Y.Yoshimura, H, Sanuki, K.Itoh, M.Isobe, S.Nishimura, C.Suzuk, K.Tanaka, M.Osakabe, I.Nomura, K.Ida, S.Okamura, K.Toi, S.Kado, R.Akiyama, A.Shimizu, C.Takahashi, M.Kojima, S.-I.Itoh, K.Matsuoka, Y.Hamada, M.Fujiwara: "Observation of bifurcation properties of radial electric fields using a heavy ion beam probe"Nuclear Fusion. 41・05. 575-584 (2001)
• [Publications] K.Itoh, S.-I.Itoh, L.Giannone: "Modelling of Density Limit Phenomena in Toroidal Helical Plasmas"Journal of the Physical Society of Japan. 70・11. 3274-3284 (2001)
• [Publications] M.Kawasaki, A.Furuya, M.Yagi, K.Itoh, S.-I.Itoh: "Transition probability to turbulent transport regime"Plasma Physics and Controlled Fusion. (In press). (2002)
• [Publications] M.Yagi, Y.Idomura, Watanabe: "Simulation Study of Anomalous Transport 邦題 異常輸送のシミュレーション研究(日本語論文)"Journal of Plasma and Fusion Research. 77・6. 521-557 (2001)
• [Publications] S.Toda, K.Itoh: "Analysis of structure and transition of radial electric field in helical systems"Plasma Phys. Contr. Fusion. 43・5. 629-643 (2001)
• [Publications] K.Ida, T.Minami, Y.Yoshimura, A.Fujisawa, C.Suzuki, S.Okamura, S.Nishimura, M.Isobe, H.Iguchi, K.Itoh, et al.: "Observation of toroidal flow antiparallel to the ExB drift direction in the hot electron mode plasmas in the Compact Helical System"Phys. Rev. Lett.. 86・14. 3040-3043 (2001)
• [Publications] S.Toda, K.Itoh: "Theoretical Study of the structure of the electric field in helical toroidal plasmas Czechoslovak"Czechoslovak Journal of Physics. 51・10. 1087-1096 (2001)