2004 Fiscal Year Annual Research Report
多種イオンプラズマ中の不安定性と輸送についての多次元電磁粒子シミュレーション
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15740325
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
樋田 美栄子 名古屋大学, 理学研究科, 助手 (00273219)
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| Keywords | 粒子シミュレーション / 電流不安定性 / 粒子加速 / エネルギー輸送 / イオンバーンスタイン波 / 磁気音波 / 多種イオン |
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| Research Abstract |
宇宙や核融合のプラズマには多種のイオンが含まれている。本研究では、この多種イオンの存在が、波動伝播や不安定性、輸送などにどのような影響を及ぼすかを明らかにするため、理論と粒子シミュレーションによる研究を行っている。
これまで、電流不安定性による少数イオン種の選択的加速、多種イオンプラズマ中のイオンバーンスタイン波の減衰等について、2次元の静電粒子コードを用いて詳しく調べた。そして、今年度、それらの結果を論文にまとめて発表した。
また、それらの研究をさらに発展させて電磁的効果や3次元の効果について研究を行うため、多種イオンプラズマを対象とした3次元の相対論的電磁粒子コードを開発した。高速演算に必要なコードのベクトル化と並列化、また使用する大型計算機に対しての最適化も行った。そして、このコードを用いて、熱平衡に近いプラズマ中の低周波電磁揺動のパワースペクトルと、その揺動による輸送を調べた。多種イオンプラズマでは、ω=kv_Aのモードの他に、重イオンのサイクロトロン周波数付近に波が存在し、それらのモードは重イオンの存在量が少なくても、ω=kv_Aのモードに匹敵するほどの振幅を持つことができることを示した。また、その重イオンモードの存在によって、多種イオンプラズマでは、磁場揺動が減衰し、イオンにエネルギーが輸送される場合があることを見出した。
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