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プラズマ系を中心とする複雑性の科学構築のための国際共同研究

研究課題

研究課題/領域番号 08044109
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究分野 プラズマ理工学
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

佐藤 哲也  核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (80025395)

研究分担者 陰山 聡  核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (20260052)
藤堂 泰  核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (00249971)
堀内 利得  核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助教授 (00229220)
渡邉 國彦  核融合科学研究所, 計算機センター, 教授 (40220876)
林 隆也  核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (60156445)
OKUDA H.  プリンストンプラズマ物理研究所, 教授
ZABUSKY N.J.  ラトガース大学, 画像解析モデリング研究所, 教授
福山 淳  岡山大学, 理学部, 助教授 (60116499)
MOFFAT H.K.  ケンブリッジ大学, 物理数学科, 教授
嶋本 伸雄  国立遺伝学研究所, 助教授 (20127658)
吉田 善章  東京大学, 工学部, 助教授 (80182765)
米沢 富美子  慶応大学, 理工学部, 教授 (10027344)
伊藤 早苗  九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70127611)
藤原 進  核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (30280598)
三浦 英昭  核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (40280599)
BISKAMP D.  マックスプランク物理研究所, 教授
高丸 尚教  核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (20241234)
渡辺 智彦  核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (30260053)
伊藤 公孝  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (50176327)
BAZDENKOV S.  核融合科学研究所, シミュレーション研究センター, 教授 (90270488)
木田 重雄  核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (70093234)
KRAMER G.  サンタフェ研究所, 主任研究員
TROYON F.  ローザンヌプラズマ物理研究所, 所長
PARKER E.N.  シカゴ大学, 宇宙物理研究所, 教授
DASGUOTA B.  サハ原子核物理学研究所, 教授
GARDNER H.  オーストラリア国立大学, 国家特別研究員
SINDONI E.  ミラノ大学, 物理学科, 教授
研究期間 (年度) 1996 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
1997年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
1996年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
キーワードプラズマ / 複雑性の科学 / 自己組織化 / 構造形成 / 磁気流体シミュレーション / 粒子シミュレーション / 可視化システム / エントロピー / シミュレーション / 磁気流体ダイナモ / 磁気リコネクション
研究概要

この研究計画では、シミュレーション手法・理論解析手法による、プラズマ系で生起する複雑現象の解明、他の自然科学の分野で個別に行われてきた複雑系に対する研究の成果や問題点の系統的分析・整理、複雑系に共通する普遍則の探求などの国際共同研究活動を行ってきた。
得られた主な成果を以下に列記する。
1)磁気流体ダイナモのシミュレーション研究では、双極子磁場構造の形成・維持機構を解明するとともに、磁場極性の逆転現象が突然発生することをはじめて実証した。
2)磁気流体シミュレーションを用いた低ベータプラズマであるスフェロマックの合体実験により、高ベータプラズマである磁場逆転配位が形成されることを見出した。
3)無衝突磁気リコネクションの粒子シミュレーション解析を行い、磁気リコネクションが2段階に発達すること、静電場の働きによりイオンの異常加熱が発生することを明らかにした。
4)開放系で電気二重層の粒子シミュレーションを実行し、エントロピー排出機構が存在する系では、超イオン電気二重層と呼ばれる大きな秩序構造が形成されること、構造形成が間欠的かつ回帰的に発生することを明らかにした。
5)ダストプラズマにおいて、ダイナミックな帯電過程を含む粒子シミュレーションを実行し、荷電状態のフリップフロップ現象の実証、微粒子の凝固条件の解明を行った。
6)高温でランダムな高分子鎖が冷却される際に見られる配向秩序構造の形成過程を、分子動力学シミュレーションにより解明し、局所配向秩序クラスタが階段状に発展すること、最終的な秩序構造として6角柱結晶構造が形成されることを見出した。
7)複雑プラズマ系を表現するための3次元仮想現実装置システムComple Xcopeを構築し、それを用いて複雑なヘリカル状プラズマ閉じ込め装置LHDでの磁場構造、圧力構造、粒子軌道等を立体表現するための可視化ツールの開発を行った。

報告書

(3件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (121件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (121件)

  • [文献書誌] S.V.Bazdenkov: "Topological Transformations in Isolated Straight Magnetic Flux Tube" Astrophys.J.(印刷中). (1998)

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  • [文献書誌] Y.Todo: "Particle Algorithm for Linear Kinetic Analysis in Tokamak Plasmas" J.Comp.Phys.(印刷中). (1998)

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  • [文献書誌] H.Kitauchi: "Intensification of Magnetic Field by Concentrate-and-Stretch of Magnetic Flux Lines" Phys.Fluids. (印刷中). (1998)

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  • [文献書誌] S.Goto: "Direct-interaction approximation and Reynolds-number reversed expansion for a dynamical system" Physica D. (印刷中). (1998)

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  • [文献書誌] Y.Suzuki: "Three-dimensional Simulation Study of Spheromak Injection into Helical Plasmas" J.Plasma Fusion Res.(印刷中). (1998)

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  • [文献書誌] K.Watanabe: "Computer Simulation Studies of Dust Charging and Coagulation Processes in Dusty Plasmas" Plasma Phys.Control.Fusion. (印刷中). (1998)

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  • [文献書誌] Y.Todo: "Linear and Nonlinear Particle-Magnetohydrodynamic Simulations of the Toroidal Alfven Eigenmode" Phys.Plasmas. (印刷中). (1998)

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  • [文献書誌] S.Fujiwara: "Molecular dynamics simulation of structural formation of short polymer chains" Phys.Rev.Lett.80. 991-994 (1998)

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  • [文献書誌] T.Sato: "Complexity in Plasma:Scenario of Self-Organization" J.Korean Phys.Soc.(Proc.Suppl.). 31. S109-S111 (1997)

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  • [文献書誌] M.Ozaki: "Interactions of Convecting Magnetic Loops and Arcades" Astrophys.J.481. 524-531 (1997)

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  • [文献書誌] S.Fujiwara: "Molecular dynamics simulations of structural formation of a single polymer chain:Bond-orientational order and conformational defects" J.Chem.Phys.107. 613-622 (1997)

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  • [文献書誌] H.Kitauchi: "Flow structure of thermal convection in a rotating spherical shell" Nonlinearity. 10. 885-904 (1997)

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  • [文献書誌] S.Kida: "A Lagrangian direct-interaction approximation for homogeneous isotropic turbulence" J.Fluid Mech.345. 307-345 (1997)

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  • [文献書誌] A.Kageyama: "Dipole field generation by an MHD dynamo" Plasma Phys.Contr.Fusion. 39. A83-A91 (1997)

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  • [文献書誌] H.Takamaru: "A Self-Consistent Open Boundary Model for Particle Simulation in Plasmas" J.Phys.Soc.Jpn.66. 3826-3830 (1997)

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  • [文献書誌] S.Kida: "Periodic reversals of magnetic field generated by thermal convection in a rotating spherical shell" J.Phys.Soc.Jpn.66. 2194-2201 (1997)

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  • [文献書誌] K.Yabuki: "Roles of Viscous Membrane in an MHD Self-Organization" J.Phys.Soc.Jpn.66. 2026-2032 (1997)

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  • [文献書誌] H.Miura: "Identification of Tubular Vortices in Turbulence" J.Phys.Soc.Jpn.66. 1331-1334 (1997)

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  • [文献書誌] A.Kageyama: "Generation mechanism of a dipole field by a magnetohydrodynamic dynamo" Phys.Rev.E. 55. 4617-4626 (1997)

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  • [文献書誌] S.Ishiguro: "V-Shaped dc Potential Structure Caused by Current-Driven Electrostatic Ion-Cyclotron Instability" Phys.Rev.Lett.78. 4761-4764 (1997)

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  • [文献書誌] K.Nishimura: "Tilt stabilization by cycling ions crossing magnetic separatrix in afield-reversed configuration" Phys.Plasmas. 4. 4035-4042 (1997)

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  • [文献書誌] S.Ishiguro: "Formation of wave-front pattern accompanied by current-driven electrostatic ion-cyclotron instabilities" Phys.Plasmas. 4. 2886-2892 (1997)

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  • [文献書誌] H.Takamaru: "Intermittent Self-Organization:Nonlinear Responses of Twisting Multiple Flux Tubes" Phys.Plasmas. 4. 2845-2852 (1997)

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  • [文献書誌] A.Kageyama: "Velocity and magnetic Field structures in a magnetohydrodynamic dynamo" Phys.Plasmas. 4. 1569-1574 (1997)

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  • [文献書誌] D.Biskamp: "Partial reconnection in the nonlinear internal kink mode" Phys.Plasmas. 4. 1326-1329 (1997)

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  • [文献書誌] T.-H.Watanabe: "Magnetohydrodynamic simulation on co- and counter-helicity merging of spheromaks and driven magnetic reconnection" Phys.〜Plasmas. 4. 1297-1307 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R.Horiuchi: "Particle Simulation Study of Collisionless Driven Reconnection in a Sheared Magnetic Field" Phys.Plasmas. 4. 277-289 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Todo: "Vlasov-MHD and Particle-MHD Simulations of the Toroidal Alfven Eigenmode" Fusion Energy. 2. 423-430 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.V.Bazdenkov: "Magnetic Mirror Effect and the Generation of a Reconnection Electric Field in a Collisionless Neutral Sheet" Plasma Phys.Reports. 22. 474-478 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.H.Watanabe: "Implementation of an Electrostatic Implicit Particle Simulation Scheme" J.Comp.Phys.127. 473-481 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.-H.Watanabe: "MHD Simulation of Coalescene Process of Spheromaks" J.Plasma Fusion Res.72. 249-258 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kitabata: "Impulsive Nature in Magnetohydrodynamic Driven Reconnection" J.Phys.Soc.Jpn.65. 3208-3214 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Miura: "Ensrtophy Generation in a Shock-Dominated Turbulence" J.Phys.Soc.Jpn.65. 450-461 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.V.Bazdenkov: "Multiscale Semi-Ideal Magnetohydrodynamics of a Tokamak Plasma" Nucl.Fusion. 36. 1299-1306 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.P.Zhu: "Self-organization process of a magnetohydrodynamic plasma in the presence of thermal conduction" Phys.Plasmas. 3. 2821-2823 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ozaki: "Electromagnetic instability and anomalous resistivity in a magnetic neutral sheet" Phys.Plasmas. 3. 2265-2274 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sato: "Complexity in plasma:From self-organization to geodynamo" Phys.Plasmas. 3. 2135-2142 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 陰山 聡: "理論解析結果の可視化" プラズマ核融合学会誌. (印刷中). (1998)

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  • [文献書誌] 佐藤 哲也: "現代天文学小事典" 講談社, 10 (1997)

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  • [文献書誌] 佐藤 哲也: "理化学辞典第5版" 岩波書店(印刷中), (1998)

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  • [文献書誌] 佐藤 哲也: "原子力用語" 日本原子力産業会議(印刷中), (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 佐藤 哲也: "複雑性の科学/新しい科学のパラダイムを探る" 基礎教育会(印刷中), (1998)

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  • [文献書誌] 佐藤 哲也: "コンピュータシミュレーション(核融合研究I)" 名古屋大学出版会, 32 (1996)

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  • [文献書誌] 渡邉 国彦: "プラズマシミュレーション(第35回若手夏の学校テキスト)" プラズマ・核融合学会, 20 (1996)

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  • [文献書誌] 堀内 利得: "プラズマの巨視的構造と磁気リコネクション(第35回若手夏の学校テキスト)" プラズマ・核融合学会, 18 (1996)

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  • [文献書誌] S.V.Bazdenkov, et al.: "Topological Transformations in Isolated Straight Magnetic Flux Tube" Astrophys.J.in press). (1998)

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  • [文献書誌] Y.Todo, et al.: "A Particle Algorithm for Linear Kinetic Analysis in Tokamak Plasmas" J.Comp.Phys. (in press). (1998)

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  • [文献書誌] H.Kitauchi, et al.: "Intensification of Magnetic Field by Concentrate-and-Stretch of Magnetic Flux Lines" Phys.Fluids. (in press). (1998)

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  • [文献書誌] S.Goto, et al.: "Direct-interaction approximation and Reynolds-number reversed expansion for a dynamical system" Physica D.(in press). (1998)

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  • [文献書誌] Y.Suzuki, et al.: "Three-dimensional Simulation Study of Spheromak Injection into Helical Plasmas" J.Plasma Fusion Res.(in press). (1998)

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  • [文献書誌] K.Watanabe, et al.: "Computer Simulation Studies of Dust Charging and Coagulation Processes in Dusty Plasmas" Plasma Phys.Control.Fusion. (in press). (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Todo, et al.: "Liner and Nonlinear Particle-Magnetohydrodynamic Simulations of the Toroidal Alfven Eigenmode" Phys.Plasmas. (in press). (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Fujiwara, et al.: "Molecular dynamics simulation of structural formation of short polymer chains" Phys.Rev.Lett.80. 991-994 (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sato: "Complexity in Plasma : Scenario of Self-Organization" J.Korean Phys.Soc. (Proc.Suppl.). 31. S109-S111 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ozaki, et al.: "Interactions of Convecting Magnetic Loops and Arcades" Astrophys.J.481. 524-531 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Fujiwara, et al.: "Moleculaar dynamics simulations of structural formation of a singe polymer chain : Bond-orientational order and conformational defects" J.Chem.Phys.107. 613-622 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kitauchi, et al.: "Flow structure of thermal convection in a rotating spherical shell" Nonlinearity. 10. 885-904 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Kida, et al.: "A Lafrangian direct-interaction approximation for homogeneous isotropic turbulence" J.Fluid Mech.345. 307-345 (1997)

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  • [文献書誌] A.Kageyama, et al.: "Dipole field generation by an MHD dynamo" Plasma Phys.Contr.Fusion. 39. A83-A91 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takamaru, et al.: "A Self-Consistent Open Boundary Model for Particle Simulation in Plasmas" J.Phys.Soc.Jpn.66. 3826-3830 (1997)

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  • [文献書誌] S.Kida, et al.: "Periodic reversals of magnetic field generated by thermal convection in a rotating spherical shell" J.Phys.Soc.Jpn.66. 2194-2201 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yabuki, et al.: "Roles of Viscous Membrane in an MHD Self-Organization" J.Phys.Soc.Jpn.66. 2026-2032 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Miura, et al.: "Identification of Tubular Vortices in Turbulence" J.Phys.Soc.Jpn.66. 1331-1334 (1997)

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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