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流体中の巨視的な流れは、その流体の特性に様ような影響を与える。磁気流体であるプラズマ中では、プラズマ全体の流れが引き起こす現象とイオンと電子の流速の違いから生ずる電流が引き起こす現象の2つがある。本研究では、高流速中のプラズマ特性と輸送現象の関係と電流によるヘイカルプラズマの輸送の影響について解析を進め、以下のような新しい知見を得た。
(1)高流速中のプラズマ特性と輸送現象の関係
静磁場中の非圧縮性・静電的なイオンと電子の2流体プラズマにおいて、高速ポロイダル流がある場合のイオン温度勾配駆動型不安定性(ηi)モードの振舞を調べた。マッハ数>1のηiモードの線形成長率は、無流速プラズマの場合に比べて、30%増加することを明らかにした。これは輸送がマッハ数>1のポロイダル流によりηiモードに起因する輸送が70%増加する予測に対応する。しかし、マッハ数〜1では、圧縮性の効果が重要となるので、マッハ数〜1では非圧縮性の仮定をはずした解析をする必要があり、この解析は今後の課題である。
(2)電流によるヘリカルプラズマの輸送の影響
ヘリカル型の磁気プラズマ閉じ込め装置では、磁気軸の位置により新古典論に基づいた輸送特性が大きく影響を受け、プラズマ中のトーラス方向の電流は有限βでの磁気軸の位置に影響を与えることが知られている。我々は、ヘリカル系のブートスラップ電流の向きは怪電場の向きに依存することを明らかにし、怪電場の正の時に、閉じ込めが改善されることを示した。さらに、ヘリカル系において怪電場は温度に関して不連続に変化する可能性があり、その場合には電場による直接の輸送改善以外に平衡の変化による輸送改善も起こることがわかった。
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