2022 Fiscal Year Annual Research Report
Three-dimensional structure and dynamic response of streamers in plasma turbulence
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17K06994
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山田 琢磨 九州大学, 基幹教育院, 教授 (90437773)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 乱流計測 / 非線形結合 / ストリーマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
九州大学の直線プラズマ乱流実験装置（PANTA）において、周方向64チャンネルプローブ（測定半径4 cm、径方向位置1.885 m）などの多チャンネル静電プローブ計測により、メゾスケール構造の一種で径方向輸送を増大するとされるストリーマーや、ストリーマーと対になって現れる径方向に節のある「媒介波」と呼ばれる揺動の三次元構造や、互いの非線形結合を研究している。プラズマ乱流内の非線形結合により生成されるストリーマーやゾーナルフローなどのメゾスケール構造は輸送に大きな影響を与えるため、その構造を解析することは核融合プラズマ研究において非常に重要である。
本研究では従来までの解析手法に加え、ある時刻でのタイムスライスを抜き出してから周方向空間でのバイスペクトル解析を行うことで、今まで分からなかった周方向モード数内でのモード間非線形結合が明らかになり、ストリーマー構造形成に寄与せずに自己収束構造の幅を広げるようなモード間非線形結合が発見された。この解析をさらに発展させ、実空間－波数空間の位相空間上で理論・シミュレーション研究と比較するために、局所的な波数の計測を目指した。そのためにまずは周方向に数値フィルターをかけて波数スペクトルを計算し、周方向波数の局所的情報取得に繋がる一定の成果を得た。
また、ストリーマー構造の破壊やコントロールを試みるために、エンドプレートにバイアス電圧をかける実験を行い、バイアスによる軸方向の電流増加によってピンチ効果でプラズマが圧縮して媒介波の径方向にある節の位置がプラズマの中心に向かって移動することが観測された。
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