2020 Fiscal Year Research-status Report
Fast ion heating and plasmoid reconection driven by magnetic helicity injection
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19K03785
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
永田 正義 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (00192237)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊池 祐介 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00433326)
神吉 隆司 海上保安大学校(国際海洋政策研究センター), 国際海洋政策研究センター, 教授 (40524468)
福本 直之 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (90275305)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 同軸ヘリシティ入射 / プラズモイド磁気リコネクション / 球状トーラス / イオン加熱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
球状トーラス(ST) HIST装置では、同軸ヘリシティ入射(CHI)法によって生成したST配位プラズマにおいて、自己組織化、磁気リコネクション、MHD緩和、乱流、2流体フロー平衡等について調べている。特に、プラズモイドが介在する磁気リコネクションについて独創的な実験データが得られ、イオンの異常加熱について解析を行っている。
プラズモイドリコネクションでは、電流シート内に多数なプラズモイドの生成に起因する乱流的構造がリコネクションを加速する機構が提案されている。我々は、CHI生成STプラズマにおいて、伸長された電流シートの中で観測された周期的な磁気揺動に着目し、プラズモイド駆動リコネクションの検証を行った。昨年度に引き続き、今年度の研究成果は以下の通りである。
１）プラズモイドの生成機構について新たな発見があった。電流シートの伸長後、電流シートがティアリング不安定性で壊れて分裂され、その過程でプラズモイドが形成される様子を明確にした。プル型のリコネクションによって分裂して生まれたプラズモイドは、その後元のマザープラズモイドに近づき、合体リコネクションを起こすプロセスが繰り返され、磁場と密度の規則的な振動波形として観測されることが詳細な磁場揺動解析から新たに判明した。
２）プラズモイドリコネクションに起因する高速イオン加熱は磁場エネルギーが運動エネルギーに変化される現象であり、天体宇宙プラズマにおいてその機構解明は重要となっている。ドップラーイオン温度分光計測の結果について、磁気リコネクションによるイオン加熱に関連する新規なデータが得られた。大きなフロー揺動があるプラズマ入射の初期の時間帯だけでなく、上記のプラズモイド振動波形が観測される時間帯で合体と分裂のリコネクションが繰り返され過程でイオン加熱の増幅が確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度に引き続き実験データの解析を行い、プラズモイドリコネクションによるイオン加熱に関する重要な結果が得られた。特に、磁気リコネクションの検証を様々な方面から解析することで、電流シート内に形成される多数のプラズモイドが磁気リコネクション機構に寄与していることや、プラズモイドが分裂と合体を繰り返す過程でイオン加熱がさらに大きくなることを見出した。この重要な成果は2020年IAEA核融合会議で発表を行った。また、日本国内のST研究の最近の成果として同国際会議のオーバービューのオーラル発表にも含められた。
しかし、新型コロナの感染拡大により、緊急事態宣言が発表され、大学研究室での研究活動の制限、大学での授業が対面からウエブでの授業に変わり、その講義対応、さらに自宅でのワークが増えたことから研究の推進が停滞した。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度に入った現在も新型コロナ感染による緊急事態宣言が再度発表され、大学での研究室の活動が制限され、研究の進行が遅れている。コロナ感染が緩和後、実験データ解析をさらに進め、その成果を論文としてまとめる作業を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
コロナ感染拡大で研究推進に停滞があり、次年度は計画に沿って研究を推進する予定です。
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