2019 Fiscal Year Annual Research Report
Phyisics and Applications of High-Power Heating / Acceleration of Ultra-High Field Magnetic Reconnection by Use of 2D Imaging Measurements
Project/Area Number |
15H05750
|
Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
小野 靖 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30214191)
|
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井 通暁 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00324799)
原 弘久 国立天文台, SOLAR-Cプロジェクト, 准教授 (20270457)
田辺 博士 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (30726013)
清水 敏文 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (60311180)
|
Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
|
Keywords | 磁気リコネクション / 2次元イオンドップラー計測 / 2次元トムソン散乱計測 / 2次元X線計測 / 2次元画像比較 / 粒子加速・加熱 / 高磁場プラズマ合体 / リコネクションン応用開拓 |
Outline of Annual Research Achievements |
謎の多い磁気リコネクションのイオン・電子の加熱・加速効果を解明するため,独自開発のイオン温度,電子温度,磁場,X線の2次元計測を高精細化すると共に,リコネクション実験は海外で進む大型化ではなく,中規模のトカマクプラズマ合体実験群を最大の磁場0.5T, イオン温度2keVまで高磁場化して,リコネクション加熱・加速のパワーが損失の10-100倍となる高S/Nの検証を実現した。 具体的に1)5mmの分解能を持つイオンドップラートモグラフィによる約500chのイオン温度・速度画像計測,2)最小で1cmの分解能を持つ2次元トムソン散乱による電子温度・密度画像計測,3)プリント基板型磁気プローブによる5mmの高精細かつ従来より1桁高い精度の磁場画像計測,4)2次元X線カメラ6組によるエネルギー分析を駆使した高エネルギー電子画像計測を開発・高精細化し,対象とする加熱・加速毎に再結合磁場を調整して10-100の高S/Nを確保した。その結果,大パワーかつ巨視的に発生する1)リコネクション電場によるイオン・電子の加速・加熱,2)電子の負ポテンシャル形成によるイオンの静電加速・加熱,さらに電流シート内に限られる中パワーの3)電流シートの電子のオーム加熱に加え,小パワーだが高エネルギーの4)X点に局在化したベータトロン的電子加速,5)セパラトリクス上の波動に起因する高エネルギー電子加速,6)プラズモイド構造に起因した加速・加熱を明らかにした。多くで実験・PICシミュレーションがタイアップした検証を行い,両者の共通理解を得ると共に,太陽観測についても観測可能な範囲で太陽衛星観測と寸法差を超えた統一理解を得た。 さらに再結合磁場の2乗に比例するイオン加熱スケーリング則を2keV超まで実証したことで,合体加熱だけで核融合炉を点火する新たな応用を開拓され,英国ベンチャー企業の新実験につながった。
|
Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
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。
|
Research Products
(93 results)
-
-
-
[Journal Article] Overview of Merging Spherical Tokamak Experiments and Simulations for Burning, High-Beta and/or Absolute Minimum-B Plasma Formation2021
Author(s)
Y. Ono, M. Inomoto, H. Tanabe, H. Yamaguchi, M. Gryaznevich, S. McNamara, P. Buxton, J. Kompulla, J. Wood, V. Nemytov, K. G. McCrements, C. Z. Cheng, H. Hara, S. Usami, R. Horiuchi
-
Journal Title
Fusion Energy 2020
Volume: -
Pages: IAC/P4-3
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Overview of Coordinated Spherical Tokamak Research in Japan2021
Author(s)
Y. Takase , A. Ejiri , T. Fujita , K. Hanada H. Idei M. Nagata, T. Onchi, Y. Ono, H. Tanaka, N. Tsujii, M. Uchida, K. Yasuda, Y. Kamada, H. Kasahara, S. Murakami, Y. Takeiri, Y. Todo, S. Tsuji-Iio,
-
Journal Title
Fusion Energy 2020
Volume: -
Pages: OV/4-4
Peer Reviewed
-
-
-
-
-
[Journal Article] The Solar-C(EUVST) mission: the latest status2020
Author(s)
Shimizu, T., Imada, S., Kawate, T., Suematsu, Y., Hara, H., Tsuzuki, T., Katsukawa, Y., Kubo, M., Ishikawa, R., Watanabe et al.
-
Journal Title
Proc. SPIE, Astronomical Telescopes + Instrumentation 2020 “Space Telescopes and Instrumentation: Ultraviolet to Gamma Ray”
Volume: 11444
Pages: 114440N
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] A Solar Magnetic-fan Flaring Arch Heated by Non-thermal Particles and Hot Plasma from an X-ray Jet Eruption2020
Author(s)
Lee, K-S.; Hara, H.; Watanabe, K.; Joshi, A. D.; Brooks, D. H.; Imada, S.; Prasad, A.; Dang, P.; Shimizu, T.; Savage, S. L.; Moore, R.; Panesar, N. K.; Reep, J. W.
-
Journal Title
Astrophysical Journal
Volume: 895
Pages: 42
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] ST40・TS-6における高磁場リコネクション加熱を応用した CS-free球状トカマク急速立ち上げシナリオの開拓2020
Author(s)
田辺博士, 曹慶紅, 秋光萌, 田中遥暁, Tara Ahmadi, 染谷諒, 蔡雲漢, Mikhail Gryaznevich, Vladimir Shevchenko, Chio-Zong Cheng, 井通暁, 小野靖
Organizer
第37回プラズマ・核融合学会年会
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] 高磁場合体・リコネクション加熱実験における大域的構造形成2020
Author(s)
田辺博士, 曹慶紅, 田中遥暁, Tara Ahmadi, 秋光萌, 染谷諒, Mikhail Gryaznevich, C. Z. Cheng, 井通暁, 小野靖,
Organizer
第27回ひので・実験室研究会
-
-
-
[Presentation] Scaling Physics of Reconnection Heating for ST Merging Startup Experiments (Invited)2019
Author(s)
Yasushi Ono, H. Tanabe, M. Inomoto, G. H. Cao, S. Kamiya, H. Tanaka, H. Yamaguchi, C. Z. Cheng, S. Usami, R. Horiuchi, M. Gryaznevich
Organizer
International Spherical Tokamak Workshop (ITSTW) 2019
Int'l Joint Research / Invited
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-