プラズマにおける粘性散逸性の渦形成と異常粘性の測定

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15340202
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 田中 雅慶 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (90163576)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河野 光雄 中央大学, 総合政策学部, 教授 (00038564) ; 吉村 信次 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (50311204)
• Keywords: プラズマ / 粘性渦 / 異常粘性 / 流れ場 / ドップラーシフト / 誘起蛍光法 / プラズマホール

Research Abstract

従来プラズマにおける渦形成に関して粘性は無視できると考えられ、この仮定の上に非粘性渦がプラズマ輸送に本質的な役割を担っていると考えられてきた。そのため、代表的な非粘性渦であるドリフト波渦の基礎過程が精力的に調べられてきたが、実験的にはその普遍性を確認するに至っていない。我々は基礎実験プラズマにおいて、粘性流体に固有な渦(粘性渦)と異常粘性の発生を確認した。この結果を踏まえて本研究では、プラズマが粘性流体であることを示し、粘性散逸性の渦が構造形成や輸送に本質的な役割を担っていることを実証する。そのため、プラズマ中の速度ベクトル場を高精度で測定し、渦の空間構造からプラズマの粘性値を決定して異常粘性のメカニズムを明らかにするという計画を立てた。プラズマに対して擾乱を与えず、より精密に流速ベクトルが測定出来るレーザー励起ドップラ,シフト測定法を確立するため、YAGレーザー励起色素レーザーを導入し、可視域(600nm-650nm)の波長可変レーザーを完成させた。この波長はアルゴンイオンの線スペクトルをカバーするため、アルゴンプラズマの速度ベクトル場計測が可能である。システム全体としては迷光の完全な遮断等解決すべき問題を残しているが、光学伝送系および受光系を平行して開発し、プラズマを使った誘起蛍光ドップラーシフト測定の初期実験を開始した。その結果、プラズマから十分な強度の誘起蛍光が受光できるごとを確認した。今年度は、色素レーザーの最適化および、レーザービーム指向性、迷光処理などの改良を行った後に本格的な実験を開始する予定である。

Research Products

• [Publications] 田中雅慶: "プラズマフロー速度シアと粘性渦形成"プラズマ・核融合学会誌. Vol.80・4(印刷中). (2004)
• [Publications] M.Y.Tanaka et al.: "Formation of Visco-dissipative Vortex and Quasi-neutrality Breaking in a Magnetoplasma"Physica Scripta. (印刷中). (2004)
• [Publications] A.Okamoto et al.: "Experimental Observation of a Tripolar Vortex in a Plasma"Physics of Plasmas. Vol.10・6. 2211-2216 (2003)