乱流場における偶然力の可視化と定量化

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23656576
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 図子 秀樹 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (20127096)
• Keywords: プラズマ・核融合 / 自己組織化 / 偶然力 / 揺動確率密度分布 / 揺動高次モーメント法

Research Abstract

乱流場における偶然力の可視化と定量化という課題に対して以下の成果を得た。１）非誘導方式による電流駆動と閉磁気面形成過程、を磁気解析により調べ、２）高ポロイダルベータプラズマと自発ダイバーター配位形成が可能な外部条件を解明し、高速電子の寄与を評価すること(IAEA 2012,NF2014)、さらに本研究課題の主要なテーマである３）高周波印加によるSOLのコヒーレント揺らぎと磁力線ピッチの統計性を明らかにした(PFR2013)。さらに、本研究では、平均プラズマ流れ、流れの乱れ計測に取り組み、①　自発ダイバーター配位形成過程では、高周波による電流形成に先立ち、高周波印加直後にプラズマ回転（~10km/s）が起きること,その自発回転誘起は正曲率垂直磁場が有効であり、高周波パワーとともに回転が増すこと、回転方向は垂直磁場方向にのみ依存する　ことを明らかにした。さらに、定常状態においても　②大量のガス入射により回転速度分布が影響され回転分布の反転が起きること、③適切なガス入射の場合には長時間自発回転を維持できることなどの知見を得た。こうした平均流の計測結果はIAEA2014で発表し、加えて流れの乱れについて今後の研究を発展させる。　本研究を通じて３名の博士課程の院生が研究を進めることができた。２名は１）非誘導電流駆動による高poloidalベータと高速電子寄与、２）高速カメラを用いた揺動と磁力線ピッチの関係に関する研究により学位を得ている。一名は「磁化プラズマにおけるプラズモイド生成と磁力線を横切る輸送におよぼす磁力線曲率と乱流速度場の影響について」という課題で研究助成（笹川奨学金）を得た。また2014年3月の物理学会において、一名が優秀発表賞を得た。

Research Products

• [Journal Article] Role of energetic electrons during current ramp-up and production of high poloidal beta plasma in non-inductive current drive on QUEST (2014)
  • Author(s): Saya Tashima, H. Zushi, M. Isobe, K. Hanada, H. Idei, K. Nakamura, A. Fujisawa, K. Matsuoka, M. Hasegawa, Y. Nagashima
  • Journal Title: Nuclear Fusion Volume: 54 Pages: 023010-1～11
  • DOI: doi:10.1088/0029-5515/54/2/023010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Atomic Hydrogen Flux Measurement using Permeation Probes in Steady State QUEST Spherical Tokamak Plasma (2014)
  • Author(s): A. Kuzmin, H. Zushi, I. Takagi, S. K. Sharma, A. Rusinov, Y. Inoue, Y. Hirooka, H.Zhou, M. Kobayashi, M. Sakamoto, K. Hanada, N. Yoshida, K. Nakamura, A. Fujisawa, K. Matsuoka, H. Idei, Y. Nagashima, M. Hasegawa, T. Onchi, S. Banerjee, K. Mishra
  • Journal Title: Proc. 10th International Conference on Tritium Science and Technology "TRITIUM 2013" Volume: inpress Pages: inpress
• [Journal Article] Non-inductive current drive by EC waves in an inboard poloidal magnetic field null configuration on the Spherical Tokamak QUEST (2013)
  • Author(s): S. Tashima, H. Zushi, M. Isobe, H. Idei, S. Okamura, K. Hanada, K. Nakamura, A. Fujisawa, K. Matsuoka, M. Hasegawa, Y. Nagashima, S. Kawasaki, H. Nakashima, A. Higashijima and QUEST team
  • Journal Title: Plasma and Fusion Research Volume: 8 Pages: 2402118-1～5
  • DOI: 10.1585/pfr.8.2402118
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Turbulence velocimetry of tangential fast imaging data on QUEST (2013)
  • Author(s): Santanu Banerjee, Hideki Zushi, Nobuhiro Nishino, Yoshihiko Nagashima, Kazuaki Hanada, Saya Tashima, Tsubasa Inoue, Kazuo Nakamura, Hiroshi Idei, Makoto Hasegawa, Akihide Fujisawa and Keisuke Matsuoka
  • Journal Title: Plasma and Fusion Research Volume: 8 Pages: 2402098-1～4
  • DOI: 10.1585/pfr.8.2402098
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deuterium Retention in Plasma Sprayed Tungsten Exposed to Low Energy Deuterium Plasma (2013)
  • Author(s): Aleksandr RUSINOV, Mizuki SAKAMOTO, Hideki ZUSHI, Ryohei OHYAMA, Koichiro HONDA, Tetsuo TANABE and Naoaki YOSHIDA
  • Journal Title: Plasma Fusion Research Volume: 8 Pages: 1405004-1～4
  • DOI: 10.1585/pfr.8.1405004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a compact thermal lithium atom beam source for measurements of electron velocity distribution function anisotropy in electron cyclotron resonance plasmas (2013)
  • Author(s): T. Nishioka, T. Shikama, S. Nagamizo, K. Fujii, H. Zushi, M. Uchida, A. Iwamae, H. Tanaka, T. Maekawa, and M. Hasuo
  • Journal Title: REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS Volume: 84 Pages: 073509-073509
  • DOI: 10.1063/1.4815721
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of plasma control system for divertor configuration on QUEST (2013)
  • Author(s): M. Hasegawa, K. Nakamura, H. Zushi, K. Hanada, A. Fujisawa, K. Matsuoka, O. Mitarai, H. Idei, Y. Nagashima, K. Tokunaga, S. Kawasaki, H. Nakashima, A. Higashijima
  • Journal Title: Fusion Engineering and Design Volume: 88 Pages: 1074-1077
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2013.03.035
  • Peer Reviewed
• [Presentation] QUEST 装置における28GHz ECHシステムを用いた電流立ち上げ実験 (2014)
  • Author(s): 出射浩, 図子秀樹, 花田和明, 假家強, 今井剛, MISHRA KISHORE, 渡邉理, 山口隆史, 江尻晶, 高瀬雄一, 恩地拓己, 鈴川槙一郎, 三浦弘貴, 中村一男, 長谷川真, 松岡啓介, 藤澤彰英, 永島芳彦, 吉田直亮, 渡辺英雄, 徳永和俊, 東島亜紀, 川崎昌二, 中島寿年, 福山淳, 御手洗修, 前川孝, QUESTグループ
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学 湘南キャンパス
  • Year and Date: 20140327-20140330
• [Presentation] An analytical description of high βp equilibrium with negative triangularity in QUEST (2014)
  • Author(s): Kishore Mishra, H. Zushi, H. Idei, M. Hasegawa, K. Hanada, K. Nakamura, A. Fujisawa, Y. Nagashima, K. Matsuoka, T. Onchi, A. Kuzumin and QUEST Team
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学 湘南キャンパス
  • Year and Date: 20140327-20140330
• [Presentation] Determination of response function for particle circulation using perturbation methods and its application to control of steady state tokamak (2014)
  • Author(s): 図子秀樹
  • Organizer: ＮＩＦＳ共同研究 研究会『プラズマ－壁境界領域制御によるコア性能改善の可能性』
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所
  • Year and Date: 20140227-20140227
• [Presentation] First wall particle flux measurements by an F82H permeation probe in QUEST (2014)
  • Author(s): Haishan Zhou, Yoshi Hirooka, Hideki Zushi, Arseniy Kuzmin and the QUEST group
  • Organizer: ＮＩＦＳ共同研究 研究会『プラズマ－壁境界領域制御によるコア性能改善の可能性』
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所
  • Year and Date: 20140227-20140227
• [Presentation] QUESTにおける定常非誘導電流駆動と高温壁下の粒子循環研究 (2014)
  • Author(s): 図子 秀樹
  • Organizer: 平成25年度双方向型共同研究成果報告会
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所
  • Year and Date: 20140123-20140123
• [Presentation] 高周波非誘導電流駆動における自発高ポロイダルベータ配位の形成 (2014)
  • Author(s): 図子秀樹
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学 湘南キャンパス
  • Year and Date: 2014-03-28
• [Presentation] 非誘導電流駆動球状トカマク(QUEST)の周辺熱流束とプラズマ流 (2014)
  • Author(s): 恩地 拓己, 図子秀樹
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学 湘南キャンパス
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] QUEST定常プラズマにおけるH,He粒子リサイクリング (2013)
  • Author(s): H. Zushi，A. Kuzmin，Y. Inoue， I. Takagi， N. Yoshida，K. Hanada
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 第30回年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] QUEST 装置における電子バーンシュタイン波加熱・電流駆動実験に向けた非誘導電流駆動実験 (2013)
  • Author(s): 出射浩, 図子秀樹, 花田和明, 假家強, 今井剛, MISHRA KISHORE, 渡邉理,山口隆史, 江尻晶, 高瀬雄一, 恩地拓己, 鈴川槙一郎, 三浦弘貴, 中村一男,長谷川真, 松岡啓介, 藤澤彰英, 永島芳彦, 吉田直亮, 渡辺英雄, 徳永和俊,東島亜紀,川崎昌二, 中島寿年, 御手洗修, 前川孝, 福山淳, QUEST グループ
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 第30回年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] ECH/EBW共同研究用14、28、35GHzジャイロトロンの開発 (2013)
  • Author(s): 假家 強, 江口 濯, 今井 剛, 南 龍太郎, 沼倉友晴, 加藤敬輝, 出射 浩, 図子秀樹, 花田和明, 坂本慶司
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 第30回年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] カスプ磁場配位ECRプラズマ中でのリチウム原子発光線の偏光分光計測 (2013)
  • Author(s): 四竈 泰一, 永溝 聡, 北岡 弘行, 藤井 恵介, 打田 正樹, 図子 秀樹, 岩前 敦, 田中 仁, 前川 孝, 蓮尾 昌裕
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 第30回年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] Hydrogen permeation probe experiments in QUEST (2013)
  • Author(s): 周 海山，廣岡慶彦，図子秀樹，A. Kuzimin，芦川直子， QUEST実験グループ
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 第30回年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] QUESTプラズマ対向壁の水素吸蔵・放出特性 (2013)
  • Author(s): 湯上尚之，藤原 正，渡辺英雄，吉田直亮，図子秀樹，花田和明，波多野雄治，奥野健二，大矢恭久
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 第30回年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] ヘリウム原子近赤外発光線への磁場効果観測のための干渉型分光器の開発 (2013)
  • Author(s): 大金修平，四竈泰一，石井秀和，図子秀樹，藤井恵介，蓮尾昌裕
  • Organizer: プラズマ・核融合学会 第30回年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] Two-Fluid MHD Equilibrium Considerations of Te/Ti >> 1, Collisionless Plasmas Sustained by RF Electron Heating (2013)
  • Author(s): Y.K.M. Peng, A. Ishida, Y. Takase, A. Ejiri, N. Tsujii, T. Maekawa, M. Uchida, H. Zushi,
  • Organizer: 23rd International Toki Conference (ITC-23) “Large-scale Simulation and Fusion Science”
  • Place of Presentation: Toki City, Gifu, JAPAN
  • Year and Date: 20131118-20131121
• [Presentation] Edge particle flow measurements by an F82H permeation probe in QUEST (2013)
  • Author(s): H. Zhou, Y. Hirooka, H. Zushi, N. Ashikawa,
  • Organizer: The 23rd International Toki Conference (ITC-23) on “Large-scale Simulation and Fusion Science”
  • Place of Presentation: Toki City, Gifu, JAPAN
  • Year and Date: 20131118-20131121
• [Presentation] Development of a repetitive compact torus injector (2013)
  • Author(s): Takumi Onchi, David McColl, Mykola Dreval, Akbar Rohollahi, Chijin Xiao, Akira Hirose, Hideki Zushi
  • Organizer: 55th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • Place of Presentation: Denver, Colorado US
  • Year and Date: 20131111-20131115
• [Presentation] Atomic Hydrogen Flux Measurement using Permeation Probes in Steady State QUEST Spherical Tokamak Plasma (2013)
  • Author(s): A. Kuzmin, H. Zushi, I. Takagi, S. K. Sharma, A. Rusinov, Y. Inoue, Y. Hirooka, H.Zhou, M. Kobayashi, M. Sakamoto, K. Hanada, N. Yoshida, K. Nakamura, A. Fujisawa, K. Matsuoka, H. Idei, Y. Nagashima, M. Hasegawa, T. Onchi, S. Banerjee, K. Mishra
  • Organizer: 10th International Conference on Tritium Science and Technology "TRITIUM 2013"
  • Place of Presentation: Nice Acropolis France
  • Year and Date: 20131021-20131025
• [Presentation] On formation of a natural inboard separatrix in ECW heated Ohmic plasma on the spherical tokamak QUEST (2013)
  • Author(s): Kishore Mishra，H. Zushi，H. Idei，S. Tashima，S. Banerjee，M. Hasegawa，K. Hanada，K. Nakamura，A. Fujisawa，Y. Nagashima，K. Matsuoka，S. Kawasaki，A. Higashijima，H. Nakashima and QUEST Team
  • Organizer: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス
  • Year and Date: 20130925-20130928
• [Presentation] Non-inductive driven plasma start-up and investigation towards EBWCD in QUEST (2013)
  • Author(s): H. Idei, H. Zushi, K. Hanada, T. Kariya, T. Imai, K. Mishra, O. Watanabe, T. Yamaguchi, A. Ejiri, Y. Takase, T. Onchi, S. Suzukawa, H. Miura, K. Nakamura, M. Hasegawa, A. Fujisawa, Y. Nagashima, N. Yoshida, H. Watanabe, K. Tokunaga, A. Higashijima, S. Kawasaki, H. Nakashima, et.al.
  • Organizer: US-Japan Workshop Physics of RF Heating of Fusion Plasmas
  • Place of Presentation: MIT Plasma Science and Fusion Center US
  • Year and Date: 20130924-20130926
• [Presentation] Scrape Off Layer Flow Characteristics in the Spherical Tokamak QUEST (2013)
  • Author(s): Santanu Banerjee, H. Zushi, N. Nishino, Y. Mahira, K. Nagaoka, K. Mishra, S. Tashima, Y. Nagashima, K. Hanada, K. Nakamura, H. Idei, M. Hasegawa, A. Fujisawa and K. Matsuoka
  • Organizer: APPC12 The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • Place of Presentation: International Conference Hall, Makuhari Messe, Chiba, JAPAN
  • Year and Date: 20130714-20130719
• [Presentation] Characteristics of High Poloidal Beta (βp) Plasma Formed by Electron Cyclotron Waves in Spherical Tokamak QUEST (2013)
  • Author(s): Kishore MISHRA, Hiroshi IDEI, Hideki ZUSHI, Saya TASHIMA, Santanu BANERJEE, Makoto HASEGAWA, Kazuaki HANADA, Kazuo NAKAMURA, Akihide FUJISAWA,Keisuke MATSUOKA, Yoshihiko NAGASHIMA, S. KAWASAKI, A. HIGASHIJIMA, H. NAKASHIMA and QUEST Group
  • Organizer: APPC12 The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • Place of Presentation: International Conference Hall, Makuhari Messe, Chiba, JAPAN
  • Year and Date: 20130714-20130719
• [Presentation] Power balance estimation in long duration discharges on QUEST (2013)
  • Author(s): K.Hanada, H.Zushi, H.Idei, K.Nakamura, M.Ishiguro, S.Tashima, E.I.Kalinnikova, Y.Nagashima, M.Hasegawa, A.Fujisawa, A.Higashijima, S.Kawasaki, H.Nakashima, O.Mitarai3, T.Maekawa, A.Fukuyama, Y.Takase, X. Gao, H.Liu, J.Qian, M.Ono, R.Raman, M. Peng
  • Organizer: A3 Foresight Program Workshop on Critical Physics Issues Specific to Steady State Sustainment of High-Performance Plasmas
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 20130519-20130524