2014 Fiscal Year Annual Research Report
無衝突衝撃波中の電磁場による粒子加速と被加速粒子による不安定性の効果
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24540535
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
樋田 美栄子 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (00273219)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 磁気音波 / 無衝突衝撃波 / 粒子加速 / 粒子シミュレーション / 不安定性 / 粒子捕捉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
理論と計算機シミュレーションによって、磁化プラズマ中の非線形磁気音波の構造形成と粒子加速、ならびに加速粒子が引き起こす不安定性の効果を研究している。本研究課題の最終年度であった今年度は、過去2年間で行った、斜め衝撃波中の捕捉電子の効果、２つのプラズマの相互作用による前進・後進衝撃波の構造形成等の研究を更に発展させて、以下の成果を得た。
1.斜め衝撃波中に捕捉された電子が引き起こす不安定性とその非線形発展によって、衝撃波面方向に有限な波数を持つ電磁揺動が大振幅になる。そして、その大振幅電磁揺動は、補足電子の開放を引き起こす。また、開放された電子の一部は、その後、旋回運動によって衝撃波面を出入りすることによって更に高いエネルギーに加速される。今年度は、空間2次元・速度3次元の相対論的電磁粒子シミュレーションを積み重ねて、解放される電子の割合や追加速の強さが、衝撃波の伝播速度、外部磁場の強さや向きなどに、どのように依存するかを明らかにした。
2.磁場中で２つのプラズマが衝突すると、その境界付近で磁場が圧縮された後に、２つの磁気音波衝撃波（前進衝撃波と後進衝撃波）が生成される。それらの衝撃波は、互いに反対方向に伝播する。また、外部磁場とプラズマの相対速度が直角の場合は、初期の磁場圧縮時に、2つのプラズマの相対速度に起因する変形2流体不安定性が励起され、衝撃波の構造に影響を与える。本年度は、前進・後進衝撃波の形成時間や電磁場構造について、２つのプラズマの相対速度や外部磁場の強さに対する依存性を、空間2次元・速度3次元の電磁粒子シミュレーションによって明らかにした。
3.捕捉電子が引き起こす不安定性による多次元電磁擾乱が、イオンの運動に及ぼす影響についての研究を開始した。次年度以降、理論解析と電磁粒子シミュレーションによって、その影響を明らかにする予定である。
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Research Products
(6 results)
