2013 Fiscal Year Annual Research Report
非平衡プラズマ物理学のための乱流計測シミュレータ研究
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23244113
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
伊藤 公孝 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (50176327)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
糟谷 直宏 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (20390635)
村上 定義 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40249967)
登田 慎一郎 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (60332186)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | プラズマ乱流 / 乱流輸送 / 乱流計測シミュレータ / 動的応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２５年度には次のように大きな成果が得られた。(a)大域的な非平衡ダイナミックスの理論研究について、乱流の塊の間欠的移送機構を定式化するため輸送量の変動に関するラグランジュ相関を用いる方法を示した。 (b) 乱流計測シミュレータの研究では、分担者（糟谷）を中心に研究協力者とともに動的輸送応答実験の解析を推進した。非拡散な輸送応答に伴い、非局所的な揺動の非線形結合が起きている事を示した。非拡散な輸送現象の観測法への具体像を提示し、実験家に提供した。 (c)輸送界面や速度空間構造と乱流輸送の相互作用の研究は、代表者らによって提唱された位相空間乱流効果[Sci. Rep. 2 (2102) 860]の研究を進め、分担者や協力者とともに、イオンのエネルギー分布関数の構造と駆動流を介在とした乱流揺動構造の結びつきの具体的検証法の研究を進めた。 (d) 先進データ解析法と実験検証では、輸送界面探査法や広域相関探査法をトカマクの乱流データに適用し、大きな成果を得た。例えば、HL-2Aでの多チャンネルプローブシステムのデータに着目し、JFT-2MではL-H遷移が起きる状況での詳細な観測データを活用した。そこでの広域相関探査法応用によってトカマクでの大域乱流構造を観測し、L-H遷移近傍での自律的振動の物理を解明した。揺動塊の大域的変動の観測に成功した。成果をH-mode workshopなどの国際会議で発表しレビュー論文を刊行した。
また、リアルタイムディジタルオシロスコープのデータ解析により密度分布の統計的把握が実現するという、当初予想されなかった、乱流計測シミュレータの進展が得られた。この革新的成果を新たに取り入れる乱流計測シミュレータの増強は、当該研究の十全な達成に必須である。平成25年度末に得られる実験データ確認後増強を完了する事とした。
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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
大域的な非平衡ダイナミックス、乱流計測シミュレータによる大域的因果関係、実空間の輸送界面や速度空間構造と乱流の相互作用などの研究について順調に成果を生み出し、得られる予言の実験での検証にも歩を進めた。乱流計測シミュレータの研究インパクトがいよいよ明瞭になった。
同時に、リアルタイムディジタルオシロスコープのデータを解析して密度分布の統計的把握を実現するという、当初予想されなかった、乱流計測シミュレータの可能性が示された。この可能性に着目し、乱流計測シミュレータの高度化が可能になる。この点について、平成25年度末に得られる実験データ確認を先決とし、その結果を見て増強の具体的構成を決める事とした。予算を一部平成２６年度に繰り越して乱流計測シミュレータの高度化を行った。その結果、輸送現象の動的応答について、位相空間ダイナミクスの重要性を示唆する新しい知見を得る事が出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
乱流計測シミュレータの高度化を活かす研究を進める。動的輸送応答実験観測への具体像を考える。実空間の乱流の大域的発展を研究し、輸送の動的応答を解析する。勾配―流束関係のヒステリシス[Inagaki, et al. Nucl. Fus. 53 (2013) 113006に実験結果が報告されている]が再現出来るかどうかを研究する。流体モデルで理解出来るか、代表者らによって提唱された位相空間乱流効果[Nucl. Fusion 53 (2013) 073035]が重要か、その検討を行う。輸送界面構造も研究する。先進データ解析法と実験検証では、マイクロ波コムを活用し分布の統計的変動を観測する手法を検討する。JFT-2MではL-H遷移が起きる状況での詳細な観測データが存在する。乱流計測シミュレータの考え方から、乱流の塊の間欠的移送が観測出来る事を予測した。乱流の塊の間欠的移送機構が観測出来るかどうかを検討する。国際的にも揺動解析国際共同作業ワークショップを開催する。これらの成果を論文として投稿する他、国内外で発表する。
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Research Products
(8 results)
