2015 Fiscal Year Annual Research Report
能動制御を用いた超高ベータ球状トーラス配位の生成・維持
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14J08028
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
神納 康宏 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 磁気リコネクション / 磁場反転配位 / MHD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は主に数値シミュレーションにより磁場反転配位(Field-Reversed Configuration: 以下FRC)の生成過程における2次元的フロー生成機構に関する研究を行った。昨年度に行った超高ベータ球状トカマク生成実験を踏まえ，超高ベータ球状トカマクに必要な合体生成FRCの生成過程における緩和・自己組織化現象を解明するためHall-MHDシミュレーションを行うことで合体生成FRCの緩和に寄与しうるトロイダルフローの発生やその分布形成を明らかにすることに成功した。本年度前半では主にプラズマ合体現象を解くためのHall-MHDコードの開発および計算負荷削減技術の実装を行った。これより２次元Hall-MHDコードにより異極性スフェロマック合体のシミュレーションを行い，それらの結果を学会等で発表を行った。並行した実験として，本年度は超高ベータ球状トカマク生成の前段階であるFRCの緩和現象を明らかにするための実験を進めた。本年度秋より新規考案した磁性体を用いた磁化同軸プラズマガンの開発を行い，自己組織化現象の見えやすい異極性スフェロマック合体実験装置の立ち上げを行った。超高ベータ球状トカマクに必要な高い楕円度を実現可能な真空容器の両端に開発した磁化同軸プラズマガンを設置し，自己組織化や不安定性を示すトロイダルモード等を計測する磁気プロープの製作，熱圧力を計測する静電プローブ等の整備を進め，提案手法の実証を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成27年初頭に主力実験装置であったTS-4装置が故障し使用不能となったため，これを機に超高ベータ球状トカマク実験に適した代替装置の立ち上げを行った。そのため当初予定していたTS-4実験でのデータが殆ど得られず，代替装置の立ち上げに時間がかかったことから当初の実験計画よりやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験に見通しが立ったため，平成27年度の方針から引き続き，Hall-MHDシミュレーション，粒子シミュレーションと実験を並行して進める。数値シミュレーションに関してはプラズマ合体において高レイノルズ数条件下では細かい空間メッシュで電流シートを分解する必要があるが，同時にプラズマ合体現象は2つのトーラスプラズマ全体を解かなければならないため計算量が多く，Hall-MHDにおいても3次元で合体を解くのは困難であることが分かった。同様に，合体現象を粒子シミュレーションで直接取り扱うことは計算時間の観点から困難であることから，2次元Hall-MHDでプラズマ合体を扱い，合体完了後単一のプラズマとなった後に3次元Hall-MHDまたは粒子シミュレーションで取り扱う，という手法で対応することを検討している。
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