2018 Fiscal Year Research-status Report
Pattern formation in plasma turbulence with flows along magnetic field
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18K03578
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
小菅 佑輔 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (00700296)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | プラズマ / 乱流 / 構造形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、磁化不均一プラズマ乱流が生み出す種々の構造について、その励起機構を理解し、選択則を得ることを目的としている。
今年度の研究では、その初期段階として、磁場方向流れ場を含まない場合について解析を進めた。従来の研究では、ストリーマは流れシアの変調を介して背景乱流場からエネルギーを得る、というモデルが展開されていた。本研究では、新しい励起機構として、密度変調に着目したプロセスを見出すことに成功した。得られた励起機構の周波数特性が、実験結果とよく一致することがわかった。直線プラズマや核融合の炉心や周辺プラズマなどの種々のプラズマパラメータに対し、本研究で示した効果が卓越することを示し、密度場に着目した新しい構造の制御方法について提唱することができた。
磁場方向流れ場を含めた研究にも着手した。磁場方向流れ場を含めると、乱流が３次元化する。その結果、３次元ベクトル場と３次元渦度場の内積を定義することができ、乱流の旋回度を議論することができる。通常所与のパラメータとして与えられる旋回度について、対象となる乱流が時間発展し、分布を緩和していく過程の中で、旋回度を決めるバランス方程式を導いた。数値データを用いた解析から、旋回度を与える支配的なプロセスを同定した。
得られた成果については、主要な国際学会（19th International Congress on Plasma Physics, 2nd Asia-Pacific Conference on Plasma Physicsなど）での招待講演として報告した。国際的学術誌Phys. Plasmas にて論文を出版した。
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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
全体計画では、プラズマ乱流の生み出す種々の構造について、磁場方向の流れ場を含めた解析を進め、その選択則を得ることを目的としている。今年度の研究では、その初期段階として、磁場方向流れ場を含まない場合について、ストリーマの新しい励起機構を見出した。また、磁場方向流れ場を含めた研究にも着手し、３次元乱流場の解析を進め、乱流が旋回度を生み出す過程について整理することができた。これを受け、概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
磁場に平行な流れがある場合に、乱流は３次元的になる一方で、有限な旋回度が生じることが明らかになりつつある。今後は、旋回度が生じた場合に、巨視的な構造形成に対して持つ影響を調査する予定である。
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