2019 Fiscal Year Annual Research Report
Observation of fine structure in magnetized plasma
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15H02335
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
稲垣 滋 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (60300729)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒川 弘之 島根大学, 学術研究院理工学系, 准教授 (00615106)
徳沢 季彦 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (90311208)
山田 琢磨 九州大学, 基幹教育院, 准教授 (90437773)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | プラズマ / 乱流 / 自己組織化 / マイクロ波周波数コム / センシング / 時系列データ解析 / 非線形ダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、磁化プラズマ中に細かな凸凹構造が形成され時間的に変動する事を実験的に実証することで、乱流輸送モデルを検証する事を目指す。周波数掃引型のマイクロ波コム反射計を開発し、1) 空間分解能1mm, 時間分解能 1マイクロ秒の微細構造観測法を確立し、2) 微細構造形成に付随する乱流のダイナミクスとの同時観測を行う。
今年度は、開発した周波数掃引型のマイクロ波コム反射計により九州大学の直線プラズマ実験装置(PANTA)にて急峻な密度分布が形成されていることが明らかになった。更に周波数固定型のマイクロ波コム反射計を用いる事で細かな凸凹構造と乱流ダイナミクスに関して以下のような大きな成果が得られた。
i) 密度のメゾスケールの凸凹構造が径方向に揺動の相関長より長い距離を弾道的に伝搬することが明らかになった。ii) 凸凹構造の形成はプラズマ中心部のコヒーレントな不安定性に同期しているが、径方向への伝搬は突発的である。iii) 凸凹構造の伝搬領域では揺動のハースト数は0.7程度であり自己相関関数は long tailを持つためself-organized criticalityによるダイナミクスの特徴を有している。iV) 凸凹構造の伝搬の際にミクロ揺動の振幅がモジュレーションされている。この凸凹構造とミクロ揺動との結合が長距離伝搬をもたらしている可能性がある。
このような実験の成果に加えデータ解析手法に関して非定常時系列解析法である動的モード分解(DMD)をプラズマ乱流解析に初めて適用し、揺動の時空間ダイナミクスの可視化に成功した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(12 results)
