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磁気リコネクション現象におけるエネルギー変換機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15J03758
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 プラズマ科学
研究機関東京大学

研究代表者

郭 学瀚  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード磁気リコネクション / ガイド磁場 / エネルギー変換機構 / エネルギー変換
研究実績の概要

今年度は引き続き、核融合科学研究所理論シミュレーションセンターとの共同研究を進めており、今年度より、イオンを対象としてエネルギー変換機構についての解析を行った。その結果、ガイド磁場リコネクションにおいて、セパラトリクス領域でイオンの分布関数がリング状となることが分かった。イオンの磁場に垂直方向の熱エネルギー(分布関数の2次モーメント)が増大しており、磁気リコネクションによる新しい加熱機構だと考えられる。また、セパラトリクス領域で発生している荷電分離についても、プラズマパラメータと荷電分離によって引き起こされるポテンシャルドロップの幅や深さについて、定量的な評価を行うことに成功した。
また、昨年度に引き続き、プリンストンプラズマ物理研究所(PPPL)にてガイド磁場リコネクションの共同実験を行った。MRX装置での実験では、電子に対象を絞り、X点での電子加熱のガイド磁場依存性を計測した。その結果、X点での電子加熱は、明らかにガイド磁場に依存しており、核融合化学研究所と進めている粒子シミュレーション結果と矛盾しないことが分かった。
最終年度にあたって、これまでの東京大学UTST装置におけるプラズマ合体時の電子加熱、MRX装置におけるガイド磁場リコネクション実験、核融合科学研究所におけるPICシミュレーションの結果をまとめ、電子加熱・加速それぞれを磁場に対して垂直方向、平行方向の4種類に分類し、ガイド磁場リコネクション時の電子へのエネルギー変換機構のモデルを作成することができた。
以上の成果を、核融合科学研究所のプラズマシンポジウム2017、アメリカ物理学会のプラズマ部門や、PLASMA CONFERENCE 2017などで学会発表を行なった。また、数値シミュレーションと実験室実験の両方をまとめた博士論文により、東京大学大学院新領域創成科学研究科の研究科長賞が授与されている。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 6件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Separated Double-Current Layers in a High-Guide-Field Reconnection Experiment2017

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Kondo, Michiaki Inomoto, Xuehan Guo, Tomohiko Ushiki, Takumichi Sugawara, Takumi Mihara, Shuji Kamio, Hiroshi Tanabe, Yasushi Ono
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 12 号: 0 ページ: 1202033-1202033

    • DOI

      10.1585/pfr.12.1202033

    • NAID

      130006081763

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Energy Conversion Mechanism for Electron Perpendicular Energy in High Guide-Field Reconnection2017

    • 著者名/発表者名
      X. Guo, R. Horiuchi, C. Z. Cheng, Y. Kaminou, and Y. Ono
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 24 号: 3 ページ: 032901-032901

    • DOI

      10.1063/1.4977908

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Numerical study of Hall effects on counter-helicity spheromak merging by two-dimensional Hall-MHD simulations2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kaminou, M. Inomoto, Y. Ono and R. Horiuchi
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 24 号: 3 ページ: 032508-032508

    • DOI

      10.1063/1.4978785

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Generation of Energetic Electrons during Spherical Tokamak Merging in UTST2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko USHIKI, Michiaki INOMOTO, Kotaro YAMASAKI, Xuehan GUO, Takumichi SUGAWARA, Keita MATSUYAMA, Haruhisa KOGUCHI and Takuma YAMADA
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 11 号: 0 ページ: 2402100-2402100

    • DOI

      10.1585/pfr.11.2402100

    • NAID

      130005395196

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Localized electron heating by strong guide-field magnetic reconnection2015

    • 著者名/発表者名
      Xuehan Guo, Michiaki Inomoto, Takumichi Sugawara, Kotaro Yamasaki, Tomohiko Ushiki, Yasushi Ono
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 22 号: 10 ページ: 101201-101201

    • DOI

      10.1063/1.4932339

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Laboratory study of diffusion region with electron energization during high guide field reconnection2015

    • 著者名/発表者名
      K. Yamasaki, S. Inoue, S. Kamio, TG. Watanabe, T. Ushiki, X. Guo, T. Sugawara, K. Matsuyama, N. Kawakami, T. Yamada, M. Inomoto, Y. Ono
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 22 号: 10 ページ: 101202-101202

    • DOI

      10.1063/1.4932345

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 中性粒子ビーム入射に向けた合体生成球状トカマクプラズマの電子密度・温度の評価2015

    • 著者名/発表者名
      菅原拓路,郭学瀚,井通暁
    • 雑誌名

      電気学会論文誌. A

      巻: 135 号: 11 ページ: 727-728

    • DOI

      10.1541/ieejfms.135.727

    • NAID

      130005106274

    • ISSN
      0385-4205, 1347-5533
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Energy Conversion Mechanism for Electron Perpendicular Energy in High Guide-Field Reconnection2017

    • 著者名/発表者名
      X. Guo, R. Horiuchi, Y. Kmainou, C. Z. Cheng and Y. Ono
    • 学会等名
      MR2017 US-Japan Workshop on Magnetic Reconnection
    • 発表場所
      Matsuyama, Japan
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ガイド磁場リコネクション時のエネルギー変換機構2017

    • 著者名/発表者名
      X. Guo, R. Horiuchi, S. Usami, F. Pucci, Y. Ono
    • 学会等名
      プラズマシミュレータシンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effective Ion Heating in Guide- Field Magnetic Reconnection2017

    • 著者名/発表者名
      X. Guo, R. Horiuchi, S. Usami and Y. Ono
    • 学会等名
      59th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ガイド磁場リコネクション時のエネルギー変換機構2017

    • 著者名/発表者名
      郭学瀚,堀内利得,宇佐見俊介,小野靖
    • 学会等名
      PLASMA2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Energy Conversion Mechanism for Electron Perpendicular Energy in High Guide-Field Reconnection2016

    • 著者名/発表者名
      X. Guo, R. Horiuchi, Y. Kmainou, C. Z. Cheng and Y. Ono
    • 学会等名
      58th Annual Meaeting of the APS Division of Plasma
    • 発表場所
      San Jose, California, United States
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ガイド磁場リコネクション時の電子加熱2016

    • 著者名/発表者名
      X. Guo, R. Horiuchi, C. Z. Cheng, Y. Ono
    • 学会等名
      磁気リコネクション研究の最前線と今後の展望
    • 発表場所
      国立天文台, 東京都三鷹市
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Experimental and Numerical studies for Localized Electron Heating of High Guide Field Reconnection2016

    • 著者名/発表者名
      X. Guo, M. Inomoto, R. Horiuchi, Y. Ono and UTST Experiment Group
    • 学会等名
      MR2016 The US-Japan Workshop on Magnetic Reconnection
    • 発表場所
      Napa, California
    • 年月日
      2016-03-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Localized Electron Heating by Strong Guide-Field Magnetic Reconnection2015

    • 著者名/発表者名
      X. Guo, T. Sugawara, M. Inomoto, K. Yamasaki, Y. Ono, UTST team
    • 学会等名
      57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics,
    • 発表場所
      Savannah, Georgia, United States
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Localized Electron Heating by Strong Guide-Field Magnetic Reconnection2015

    • 著者名/発表者名
      Xuehan Guo, Michiaki Inomoto, Takumichi Sugawara and Yasushi Ono
    • 学会等名
      Magnetic Reconnection in Plasmas
    • 発表場所
      Nordita, Stockholm, Sweden
    • 年月日
      2015-08-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron Heating Mechanism of Magnetic Reconnection2015

    • 著者名/発表者名
      X. Guo, M. Inomoto, T. Sugawara, K. Yamasaki, T. Ushiki, and Y. Ono
    • 学会等名
      3rd A-3 Foresight Summer School on Plasma Physics
    • 発表場所
      Southwestern Institute of Physics, Chengdu China
    • 年月日
      2015-07-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron Heating Mechanism of Strong Guide-Field Magnetic Reconnection2015

    • 著者名/発表者名
      Xuehan Guo, Michiaki Inomoto, Takumichi Sugawara, Kotaro Yamasaki, Tomohiko Ushiki, Yasushi Ono
    • 学会等名
      SNU-UoT joint-seminar
    • 発表場所
      東京大学 本郷キャンパス, 東京都文京区
    • 年月日
      2015-06-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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