直線磁化プラズマにおけるイオン温度揺動の観測及び揺動駆動輸送の評価

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23360414
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 稲垣 滋 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (60300729)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 温度揺動 / 輸送 / 乱流 / 計測

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、磁場閉じ込めプラズマの閉じ込めを劣化させるイオン/電子温度勾配不安定性を実験室プラズマ中に励起し、密度揺動、電位揺動に加えイオン/電子温度揺動を計測する。温度勾配不安定性が駆動する磁場を横切る粒子束と熱流束の観測、ストリーマやゾーナル流などの他の不安定性との非線形競合過程の同定により、温度勾配不安定性の輸送への影響を明らかにする。本研究は、(1) 温度勾配不安定性励起実験法の確立、(2) 温度揺動計測法の確立、(3) 温度勾配不安定性駆動輸送の評価、という要素から構成される。これまでイオン温度勾配不安定性に関する研究が進展し、その候補となる揺動の観測が行われてきた。本年度は検証のため揺動の同定を試みるとともに、特に(3)に関連して揺動が駆動する熱輸送の評価に注力し、電子温度揺動の観測を基に熱流束を評価した。対流的熱流束と伝導的熱流束を分離して評価する事に成功した。対流的熱流束の方が伝導的熱流束よりも大きい事が観測された。また、揺動を制御する目的でエンドプレートバイアス実験を行った。ストリーマが生ずるプラズマにて、エンドプレートに+50V印可した場合、ドリフト波が減衰し、ストリーマ構造が壊れ、イオン反磁性方向に伝搬する波が成長する事が明らかになった。この際、このイオン反磁性方向に伝搬する揺動は内向きの対流的粒子束を駆動している。揺動が駆動する熱流束や粒子束の評価はトロイダルプラズマのコア領域では困難であり、本研究で、対流的および伝導的熱流束をそれぞれ分離して評価できた事は意義のある成果である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Test of the Telegraph Equation for Transport Dynamics in Plasma (2015)
  • Author(s): S. Inagaki, K. Itoh, S.-I. Itoh, Y. Kosuga, M. Lesure, N. Kasuya
  • Journal Title: Plasma and Fusion Research Volume: 10 Pages: 1203002 1-2
  • DOI: 10.1585/pfr.10.1203002
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Evaluation of Non-Linear Mode Coupling During End-Plate Biasing Experiment in PANTA (2015)
  • Author(s): F. Kin, T. Yamada, S. Inagaki, H. Arakawa, Y. Nagashima, N. Kasuya, A. Fujisawa, K. Nakanishi, H. Kono, T. Mizokami, M. Sasaki, M. Lesur, Y. Kosuga, K. Itoh and S.-I. Itoh
  • Journal Title: Plasma and Fusion Research Volume: 10 Pages: 3401043 1-4
  • DOI: 10.1585/pfr.10.3401043
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Study of Non-linear Coupling of Fluctuations at Long Distance in LHD (2014)
  • Author(s): S. Inagaki, T. Tokuzawa, T. Kobayashi, S.-I. Itoh, K. Itoh, K. Ida, A. Fujisawa, S. Kubo, T. Shimozuma, N. Tamura, N. Kasuya, H. Tsuchiya, Y. Nagayama and the LHD Experiment Group,
  • Journal Title: Nuclear Fusion Volume: 54 Pages: 114014 1-6
  • DOI: 10.1088/0029-5515/54/11/114014
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] End plate biasing experiments in linear magnetized plasmas (2014)
  • Author(s): T. Yamada, S. Inagaki, T. Kobayashi, Y. Nagashima, T. Mitsuzono, Y. Miwa, K. Nakanishi, H. Fujino, M. Sasaki, N. Kasuya, M. Lesur, Y. Kosuga, A. Fujisawa, S.-I. Itoh, K. Itoh
  • Journal Title: Nuclear Fusion Volume: 54 Pages: 114010 1-5
  • DOI: 10.1088/0029-5515/54/11/114010
  • Peer Reviewed
• [Presentation] プラズマ熱輸送ダイナミクスへの電信方程式モデルの適用 (2015)
  • Author(s): 稲垣滋, 伊藤公孝, 伊藤早苗, 小菅祐輔, Maxime Lesur, 佐々木真, 糟谷直宏
  • Organizer: 第70回日本物理学会春季大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] PANTAにおけるエンドプレートバイアス時の構造形成の変化 (2015)
  • Author(s): 山田琢磨，稲垣滋，金史良，荒川弘之，永島芳彦，甲野輝，溝上高明，中西康介，糟谷直宏，佐々木真，Maxime Lesur，小菅佑輔，藤澤彰英，伊藤公孝，伊藤早苗
  • Organizer: 第70回日本物理学会春季大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] PANTAにおけるエンドプレートバイアス時の揺動の動的応 (2015)
  • Author(s): 金史良、山田琢磨、稲垣滋、荒川弘之、永島芳彦、糟谷直宏、藤澤彰英、佐々木真、Maxime Lesur、小菅佑輔、伊藤公孝、伊藤早苗
  • Organizer: 第70回日本物理学会春季大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] 磁化プラズマ装置PANTAにおける揺動駆動熱流束の評価 (2014)
  • Author(s): 中西康介，稲垣滋, 小林達哉, 伊藤早苗, 伊藤公孝
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部第18回支部大会
  • Place of Presentation: 九州大学 筑紫キャンパス
  • Year and Date: 2014-12-20 – 2014-12-21
• [Presentation] PANTAにおけるエンドプレートバイアス時のプラズマ乱流の非線形結合の観測 (2014)
  • Author(s): 金史良、山田琢磨、稲垣滋、荒川弘之、永島芳彦、糟谷直宏、藤澤彰英、佐々木真、Maxime Lesur、小菅佑輔、伊藤公孝、伊藤早苗
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部第18回支部大会
  • Place of Presentation: 九州大学 筑紫キャンパス
  • Year and Date: 2014-12-20 – 2014-12-21
• [Presentation] 先進プラズマ乱流計測が描く新乱流輸送像 (2014)
  • Author(s): 稲垣滋
  • Organizer: plasma conference 2014
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [Presentation] プラズマ計測におけるマイクロ波周波数コムの活用 (2014)
  • Author(s): 稲垣滋、徳澤季彦, 伊藤公孝, Maxime Lesur, 山田琢磨, 永島芳彦，荒川弘之, 藤澤彰英，糟谷直宏, 佐々木真，小菅佑輔, 伊藤早苗
  • Organizer: plasma conference 2014
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [Presentation] Evaluation of Non-Linear Mode Coupling During End-Plate Biasing Experiment in PANTA (2014)
  • Author(s): F. Kin, T. Yamada, S. Inagaki, H. Arakawa, Y. Nagashima, N. Kasuya, A. Fujisawa, K. Nakanishi, H. Kono, T. Mizokami, M. Sasaki, M. Lesur, Y. Kosuga, K. Itoh and S.-I. Itoh
  • Organizer: 24th International TOKI Conference
  • Place of Presentation: Toki, Japan
  • Year and Date: 2014-11-04 – 2014-11-07
• [Presentation] Dynamic Method to Study Turbulence and Turbulence Transport (2014)
  • Author(s): S. Inagaki, K. Ida, S.-I. Itoh, K. Itoh, T. Tokuzawa, N. Tamura, S. Kubo, T. Shimozuma, K. Tanaka, H. Tsuchiya, Y. Nagayama, T. Kobayashi, N. Kasuya, M. Sasaki, A. Fujisawa, Y. Kosuga, K. Kamiya, H. Yamada, A. Komori and LHD experiment group
  • Organizer: IAEA 25th Fusion Energy Conference
  • Place of Presentation: Saint Petersburg, Russia
  • Year and Date: 2014-10-13 – 2014-10-18
• [Presentation] Simultaneous Multi-point Measurement of Multi-Scale Fluctuations in LHD (2014)
  • Author(s): S. Inagaki, T. Tokuzawa, K. Ida, K. Itoh, N. Tamura, T. Shimozuma, S. Kubo, T. Kobayashi, A. Fujisawa, S.-I. Itoh, H. Yamada and LHD Experiment Group
  • Organizer: 4th Asia Pacific Transport Working Group International Conference
  • Place of Presentation: Kasuga, Japan
  • Year and Date: 2014-06-10 – 2014-06-13
• [Presentation] Streamer and Nonlinear Coupling with Turbulence (2014)
  • Author(s): T. Yamada, S. Inagaki, T. Kobayashi, Y. Nagashima, Y. Miwa, K. Nakanishi, M. Sasaki, N. Kasuya, M. Lesur, Y. Kosuga, A. Fujisawa, S.-I. Itoh, K. Itoh
  • Organizer: 4th Asia Pacific Transport Working Group International Conference
  • Place of Presentation: Kasuga, Japan
  • Year and Date: 2014-06-10 – 2014-06-13
  • Invited
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://tokusui.riam.kyushu-u.ac.jp/Itoh_Lab/home.html