Investigation of two component plasmas frozen into canonical flux tube using BX-U

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01056
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 14010:Fundamental plasma-related
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: Himura Haruhiko 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (30311632)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三瓶 明希夫 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 准教授 (90379066) ; 廣田 真 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (40432900) ; 稲垣 滋 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (60300729)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 正準フラックスチューブ / 正準角運動量 / 渦 / 純イオンプラズマ / 純電子プラズマ

Outline of Final Research Achievements

The two-fluid plasma model predicts the frozen-in of plasma with a flow into a canonical flux tube. A canonical flux tube is defined by the confinement of plasma with a flow field in a magnetic field, and the key point is whether the canonical angular momentum is conserved. Experiments using lithium ion and electron plasmas in a BX-U linear trap apparatus have shown that when these plasmas are trapped independently, the conservation of angular momentum is very good. On the other hand, when lithium ion and electron plasmas are simultaneously trapped in the nest trap, the conservation of angular momentum in the plasma extending to the side trap region of the nest trap is reduced. This is most likely due to the properties associated with the nest trap.

Free Research Field

プラズマ物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

正準フラックスチューブとは当該分野でも馴染みの少ない概念である。この考え方は正準角運動量を根底に持つ。正準角運動量には流れ場と磁場が含まれている。したがって、正準フラックスチューブという概念を現在流れ場や乱流が話題になっている最先端プラズマ物理に導入したことが一番の成果である。
この正準フラックスチューブへの凍結の度合いは、BX-Uリニアトラップ装置では電子プラズマについては強い。これを実験的に判明させるために、当該装置に様々な工夫を施したことが第二の成果である。観測された電子プラズマの凍結度合いがイオンプラズマの存在によってどのように変化するのかについては更なるエビデンスが必要である。