2018 Fiscal Year Annual Research Report
位相空間揺動スペクトルから探る無衝突プラズマ乱流の非等方混合・散逸過程
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16H04086
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
渡邉 智彦 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30260053)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前山 伸也 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (70634252)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | プラズマ / 乱流 / ジャイロ運動論 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題の研究目的は、高温磁化プラズマ中に普遍的に観測される電磁乱流揺らぎが、どのような経路を経て非可逆な散逸に至るか、その道程を明らかにし、位相空間上の散逸領域と慣性領域を理論的・数値的に特徴付けること、そこからエネルギー散逸の非等方性を明らかにすることである。さらに、その結果を敷衍し、乱流抑制や輸送の飽和機構の理解へと還元することを目指している。
平成28年度には、実空間2次元・速度空間1次元の駆動型ジャイロ運動論的シミュレーションを実現し、分布関数揺らぎがエントロピー・カスケードとして微視的スケールに伝達される過程を調べた。その結果、従来よりも強い非等方性をもつ位相空間スペクトル構造が得られた。平成29年度は、５次元ジャイロ運動論的シミュレーション・コードGKVを用いて、トーラス型の磁場閉じ込め核融合プラズマにおける乱流輸送シミュレーションを様々なイオン温度勾配に対して系統的に実施した。これによりエントロピー伝達率をとゾーナル流によるせん断効果の関係を明らかにしてきた。
3年目となる平成30年度には、上記の結果をまとめて成果発表を行うとともに、Alfven乱流の高解像度簡約化磁気流体シミュレーションならびに電子温度勾配乱流のジャイロ運動論的シミュレーションを進めた。特に前者においては、-5/3乗のベキ指数を満たす乱流スペクトルが、自己駆動型不安定性をもとに自発的に形成される様子を明らかにするとともに、電子慣性効果を含めたモデルを用いた解析も進展した。
今後、スラブおよびトロイダル配位におけるイオン温度勾配および電子温度勾配乱流を中心にエントロピー揺動の非等方伝達過程の解析を重点的に進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上記の概要にまとめたように、ジャイロ運動論に基づいた駆動型ドリフト波乱流、スラブ配位およびトーラス配位におけるイオン温度勾配乱流、電子温度勾配乱流、さらに簡約化磁気流体モデルを用いたアルヴェン乱流、と研究対象を広げつつ乱流のスペクトル構造とエントロピー伝達について研究を進めてきた。それぞれの成果について成果発表も進めており、研究課題については概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究推進方策として、スラブおよびトロイダル配位におけるイオン温度勾配および電子温度勾配乱流を中心に、エントロピー伝達の波数空間非等方性について重点的に研究を進める予定である。特に、イオン温度勾配乱流においては、ランダウ減衰に関わる磁場平行方向の混合過程と有限ジャイロ半径効果が関わる垂直方向の混合過程の分離に焦点を当てた解析を進めたい。そのためには計算資源の集中的な投資が必要となるが、センターなどにおける共同利用課題を有効に活用して研究を進める予定である。さらに、これまでの成果の論文出版についても継続的に進める。
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Research Products
(16 results)
