2022 Fiscal Year Annual Research Report
高ガイド磁場下での磁気リコネクション時の電子加熱機構の解明と制御手法の開発
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20H01879
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
井 通暁 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00324799)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 靖 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30214191)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 磁気リコネクション / 電子加速 / 球状トカマク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気リコネクション現象では、磁場を伴ったプラズマの流れによって磁束変化すなわち誘導電場が発生する。この誘導電場に平行方向のガイド磁場が存在する場合には、磁力線に沿った荷電粒子の移動が静電場を形成した結果、磁力線方向の電場の抑制ならびに磁力線に垂直方向の電場の増強がもたらされ、プラズマと磁場の一体運動が実現していると考えられる。
リコネクション磁場に対してガイド磁場が非常に大きい場合には、磁場に直交する電場のほとんどは静電場が担うことになる。リコネクション上流域および下流域のそれぞれにおいてプラズマと磁場が一体運動を行うように自発的に静電場が発生すると考えられるが、各領域で条件を満たす電位分布が一致していないため、セパラトリクスを横切った直後の磁力線上ではその不一致を解消するように荷電粒子の磁力線方向の運動が生じていることが示唆される。
リコネクション下流域の磁力線に接触するように配置した複数の電極を高速のスイッチング素子を用いて制御することによって磁力線の電気的境界条件を変化させ、プラズマの運動に及ぼす影響を検証した。下流域磁力線を短絡した際には、電極間に数百アンペアの電流が流れることによって、下流域に形成される最大8kV/m程度の面内静電場が4kV/m程度にまで抑制された。
リコネクション電流層近傍の磁力線方向電場が増強されたことによって、その領域での軟X線光量の増加が観測された。一方で、さらに下流の領域では上流域で生じた過大な荷電分離によって磁力線方向電場の符号が反転していることが確認された。このことは、高ガイド磁場下での磁気リコネクションにおけるプラズマ運動と電磁場分布は大域的な磁力線構造に基づいて形成されていることを示唆するものであり、これは特にトーラスプラズマ合体を利用した室内実験で発生している現象を理解する上で不可欠な要素である。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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