Elucidating magnetized plasma turbulence due to axial flow using 3D non-intrusive measurement

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K14443
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Yamasaki Kotaro 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (00782468)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 磁化プラズマ乱流 / トモグラフィ計測 / 流速シア

Outline of Final Research Achievements

Understanding the principle of transport caused by turbulence in magnetized plasmas is one of the most important issues for the realization of the fusion power plant.
In this study, we developed a method to quantitatively evaluate the spatial resolution of tomography for turbulence observation, and a method to analyze two-dimensional reconstruction data in order to experimentally elucidate the abrupt phenomena and multiscale nature of turbulence in magnetized plasmas. By using the tomography to observe turbulence in a linearly magnetized plasma system PANTA, we succeeded in clarifying that nonlinear coupling between oscillations occurs along with the propagation of fluctuation amplitude.

Free Research Field

核融合

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

磁場閉じ込め核融合プラズマでは高温高密度状態を維持する必要がある．そのため乱流など非線形現象で生じる熱および粒子輸送を理解することが核融合発電の成功に重要な課題として認識されている．乱流を含む非線形現象は突発的に生じることが確認されており，その引き金となる現象を理解するためには時間的・空間的に広い範囲で観測する必要がある．
本研究で開発したトモグラフィ計測システムの分解能評価手法および非線形結合の時空間構造解析手法を用いることで非線形現象の時空間的な発展を定量的に評価することが可能になった．本研究で得られた結果は磁化プラズマ中で生じる輸送の突発的な変化に関して重要な知見を与えるものである．