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過渡状態における多次元構造の発現と乱流輸送に関する数値診断研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K06938
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 核融合学
研究機関九州大学

研究代表者

糟谷 直宏  九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (20390635)

研究期間 (年度) 2016-10-21 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードプラズマ・核融合 / 磁場閉じ込め / 多次元構造 / 過渡応答 / トーラス / MHD / 数値診断
研究成果の概要

本研究はトロイダル磁場閉じ込めプラズマにおいて発現する空間3次元構造(多次元構造)が輸送にもたらす効果の定量化を目的とする。トーラスプラズマでは様々な局在構造がダイナミクスを伴って存在し、空間多次元構造を持ち得るので、乱流構造から自律的に形成されるものと磁場配位に起因するものについて大域的シミュレーションを行った。過渡状態において現れる特徴的な非線形機構、分布形成機構、およびそれらの数値診断手法について多面的に成果を上げ、輸送機構評価の基盤を構築することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

トーラスプラズマの輸送現象を理解するためにはプラズマ中の空間的に偏在した構造の解明が重要である。本研究では2種類の大域的シミュレーションを通じて、モデル化された形での物理機構の理解とともに、現実的な磁場分布中での構造解析手法を進展させた。解析対象も複数種類の微視的揺動と大域的モードを含んでおり、広い適用範囲を示すことができている。実験観測描像も提示することができている。熱輸送の空間構造の計測という未解明の学術的問題に取り掛かる基盤となる成果である。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 2件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 10件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 11件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Finite Larmor Radius Effect on Ion-Temperature-Gradient Instability in Cylindrical Plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      KASUYA Naohiro、OHNO Tomotsugu、SASAKI Makoto、YAGI Masatoshi
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 14 号: 0 ページ: 1401158-1401158

    • DOI

      10.1585/pfr.14.1401158

    • NAID

      130007740802

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2019-10-09
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Formation of spiral structures of turbulence driven by a strong rotation in magnetically cylindrical plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      M. Sasaki, Y. Cayenne, A. Escarguel, S. Inagaki, N. Kasuya, K. Itoh, T. Kobayash
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 26 号: 4 ページ: 042305-042305

    • DOI

      10.1063/1.5085372

    • 関連する報告書
      2019 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] Turbulence Simulation on Zonal Flow Formations in the Presence of Parallel Flows2019

    • 著者名/発表者名
      SASAKI Makoto、KASUYA Naohiro、KOSUGA Yusuke、KOBAYASHI Tatsuya、YAMADA Takuma、ARAKAWA Hiroyuki、INAGAKI Shigeru、ITOH Kimitaka
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 14 号: 0 ページ: 1401161-1401161

    • DOI

      10.1585/pfr.14.1401161

    • NAID

      130007750212

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Global Mode Analysis of Ion-Temperature-Gradient Instabilities Using the Gyro-Fluid Model in Linear Devices2018

    • 著者名/発表者名
      OHNO Tomotsugu、KASUYA Naohiro、SASAKI Makoto、YAGI Masatoshi
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 13 号: 0 ページ: 1401081-1401081

    • DOI

      10.1585/pfr.13.1401081

    • NAID

      130007437733

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2018-06-25
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Measurement Signal of Heavy Ion Beam Probe of Energetic-Particle Driven Geodesic Acoustic Modes2018

    • 著者名/発表者名
      SASAKI Makoto、ITOH Kimitaka、IDO Takeshi、SHIMIZU Akihiro、KOBAYASHI Tatsuya、ARAKAWA Hiroyuki、KASUYA Naohiro、FUJISAWA Akihide、ITOH Sanae-I.
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 13 号: 0 ページ: 3403040-3403040

    • DOI

      10.1585/pfr.13.3403040

    • NAID

      130007430465

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2018-05-22
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical diagnostics of fluctuation spectrum in 3D magnetic configurations2018

    • 著者名/発表者名
      Kasuya N.、Nunami M.、Tanaka K.、Yagi M.
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 58 号: 10 ページ: 106033-106033

    • DOI

      10.1088/1741-4326/aad784

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation research on competitive nature of plasma turbulence in linear devices2018

    • 著者名/発表者名
      Kasuya Naohiro、Sasaki Makoto
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1993 ページ: 20008-20008

    • DOI

      10.1063/1.5048718

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Propagation direction of geodesic acoustic modes driven by drift wave turbulence2018

    • 著者名/発表者名
      Sasaki M.、Itoh K.、Kobayashi T.、Kasuya N.、Fujisawa A.、Itoh S.-I.
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 58 号: 11 ページ: 112005-112005

    • DOI

      10.1088/1741-4326/aad251

    • NAID

      130007736809

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the radial eigenmode structure of drift wave instability with inhomogeneous damping in cylindrical plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      Kasuya N.、Sasaki M.、Abe S.、Yagi M.
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 2 ページ: 24501-24501

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.024501

    • NAID

      210000134697

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Turbulence simulation taking account of inhomogeneity of neutral density in linear devices2018

    • 著者名/発表者名
      Kasuya N.、Abe S.、Sasaki M.、Inagaki S.、Kobayashi T.、Yagi M.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 25 号: 1 ページ: 12314-12314

    • DOI

      10.1063/1.5009803

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spatio-temporal dynamics of turbulence trapped in geodesic acoustic modes2018

    • 著者名/発表者名
      Sasaki M.、Kobayashi T.、Itoh K.、Kasuya N.、Kosuga Y.、Fujisawa A.、Itoh S.-I.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 25 号: 1 ページ: 12316-12316

    • DOI

      10.1063/1.5008541

    • NAID

      120007180072

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhancement and suppression of turbulence by energetic-particle-driven geodesic acoustic modes2017

    • 著者名/発表者名
      Sasaki M.、Itoh K.、Hallatschek K.、Kasuya N.、Lesur M.、Kosuga Y.、Itoh S.-I.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 16767-16767

    • DOI

      10.1038/s41598-017-17011-y

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Radially Distributed Instabilities and Nonlinear Process to Generate Pressure Variation in a Torus Plasma2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kasuya and M. Yagi
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 12 号: 0 ページ: 1303005-1303005

    • DOI

      10.1585/pfr.12.1303005

    • NAID

      130005494555

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On the origin of steep and localized radial electric field in the transport barrier at plasma edge2016

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh, S.-I. Itoh, T. Kobayashi, K. Kamiya, T. Ido, T. Tokuzawa, S. Inagaki, N. Kasuya
    • 雑誌名

      Contrib. Plasma Phys.

      巻: - 号: 6-8 ページ: 522-527

    • DOI

      10.1002/ctpp.201610042

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 実験室プラズマにおけるMHD不安定性の3次元シミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏,富松修平,佐藤雅彦,福山淳,矢木雅敏,永島芳彦,藤澤彰英
    • 学会等名
      第9回IFERC-CSC研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] PLATOプラズマにおけるバルーニンングおよびキンク不安定性シミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      富松修平,糟谷直宏,佐藤雅彦,福山淳,矢木雅敏,永島芳彦,藤澤彰英
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Turbulence diagnostic using turbulence simulation data in magnetized plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      N. Kasuya, M. Nunami, K. Tanaka, C. A. Michael, S. Toda and M. Yagi
    • 学会等名
      14th Japan-Korea workshop on modeling and simulation of magnetic fusion plasmas
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PLATO装置を対象とした平衡・揺動シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏,富松修平,佐々木真,永島芳彦,井戸毅,稲垣滋,藤澤彰英
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] トーラスプラズマにおける揺動数値診断2019

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏,尾道貴則,富松修平,井戸毅,藤澤彰英
    • 学会等名
      プラズマシミュレータシンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] PLATOトカマクにおける抵抗性バルーニング不安定性のシミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      富松修平,糟谷直宏,藤澤彰英,佐藤雅彦,福山淳
    • 学会等名
      プラズマシミュレータシンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Application of numerical diagnostics to fluctuation simulations of torus plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      N. Kasuya, T. Onomichi, S. Tomimatsu, T. Ido, M. Nunami, S. Toda, M. Yagi, Y. Nagashima, and A. Fujisawa
    • 学会等名
      第28回国際土岐コンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamics of resistive ballooning instability in PLATO tokamak plasma2019

    • 著者名/発表者名
      S. Tomimatsu, N. Kasuya, M. Sato, A. Fukuyama, M. Yagi, Y. Nagashima, and A. Fujisawa
    • 学会等名
      第28回国際土岐コンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 統合輸送シミュレーションスキームを用いた実験室プラズマの解析2019

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏, 下村一哉, 富松修平, 持永祥汰, 福山淳, 矢木雅敏, 永島芳彦, 藤澤彰英
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第36回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 統合コードTASKを用いたトカマクコアプラズマにおけるタングステン輸送解析2019

    • 著者名/発表者名
      下村一哉, 糟谷直宏, 福山淳, 持永祥汰, 矢木雅敏
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第36回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 統合輸送シミュレーションスキームを用いた実験室プラズマの解析2019

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏, 下村一哉, 富松修平, 持永祥汰, 福山淳, 矢木雅敏, 永島芳彦, 藤澤彰英
    • 学会等名
      第17回核燃焼プラズマ統合コード研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] PLATOトカマクプラズマにおける抵抗性バルーニング不安定性の非線形ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      富松修平,糟谷直宏,佐藤雅彦,福山淳,矢木雅敏,永島芳彦,藤澤彰英
    • 学会等名
      第17回核燃焼プラズマ統合コード研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] フラックスチューブシミュレーションデータを用いた計測模擬2019

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏, 沼波政倫, 田中謙治, C.A. Michael, 登田慎一郎, 矢木雅敏
    • 学会等名
      第8回IFERC-CSC研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 円筒プラズマにおけるイオン温度勾配不安定性に対する有限ラーマ半径効果2019

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏, 大野友嗣, 佐々木真, 矢木雅敏
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁場閉じ込めプラズマ基礎実験シミュレーションの最近の進展について2018

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏
    • 学会等名
      RIAMフォーラム2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Recent progress on numerical simulations of basic experiments of magnetic confined plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      N. Kasuya, M. Sasaki, M. Yagi, S. Abe, S. Tomimatsu, S. Inagaki, A. Fujisawa
    • 学会等名
      13th Japan-Korea workshop on modeling and simulation of magnetic fusion plasmas
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁場閉じ込めプラズマ乱流シミュレーションと乱流計測2018

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏
    • 学会等名
      プラズマシミュレータシンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Numerical Diagnostic to Investigate Poloidal Asymmetry in Three-Dimensional Magnetic Configurations2018

    • 著者名/発表者名
      N. Kasuya, M. Nunami, K. Tanaka, C.A. Michael, S. Toda, M. Yagi
    • 学会等名
      27th IAEA Fusion Energy Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison of reduced sets of a gyro-fluid model for ion-temperature-gradient instabilities in cylindrical plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      N. Kasuya, T. Ohno, M. Sasaki, M. Yagi
    • 学会等名
      2nd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 基礎実験装置のプラズマ不安定性に関するシミュレーション研究2018

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏, 大野友嗣, 佐々木真, 矢木雅敏
    • 学会等名
      第 16 回統合コード研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Turbulence Simulation with Inhomogeneity of Neutral Particles in Linear Devices2018

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏
    • 学会等名
      フロントランナーシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 円筒プラズマにおける中性粒子密度の不均一とドリフト波不安定性の径方向モード構造について2018

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏, 阿部哲, 佐々木真, 稲垣滋, 小林達哉, 矢木雅敏
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ヘリカルプラズマにおける不安定性の径方向分布と圧力変動伝播の非線形過程2017

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏,矢木雅敏
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元磁場配位における乱流輸送に関する数値診断シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏,矢木雅敏,沼波政倫,佐藤雅彦,河津賢太朗,仙頭寛輝
    • 学会等名
      第6回IFERC-CSC研究会
    • 発表場所
      ビジョンセンター東京(東京都中央区)
    • 年月日
      2017-01-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Turbulence Simulation Taking Account of Inhomogeneity of Neutral Density in Linear Devices2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kasuya, S. Abe, M. Sasaki, S. Inagaki, M. Yagi
    • 学会等名
      7th Asia Pacific Transport Working Group
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Diagnostics of Turbulence Simulation Data in Magnetized Plasmas2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kasuya, M. Nunami, M. Yagi
    • 学会等名
      12th Japan-Korea Workshop on Modeling and Simulation of Magnetic Fusion Plasmas
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 直線装置における中性粒子分布を考慮したドリフト波乱流シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏, 阿部哲, 佐々木真, 稲垣滋, 矢木雅敏
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Fluctuation Spectrum Analysis Using Turbulence Simulation Data in 3-D Magnetic Configuration2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kasuya, M. Nunami, K. Tanaka, M. Yagi
    • 学会等名
      21st International Stellarator-Heliotron Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁場閉じ込めプラズマにおける主要素以外の効果に関する検討: 不純物と中性粒子2017

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏, 矢木雅敏, 福山淳, 大野友嗣, 佐々木真, 阿部哲, 小林達哉, 稲垣滋
    • 学会等名
      第 15 回統合コード研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] On a Radial Eigenmode Structure of Drift-Wave Instability with a Inhomogeneous Neutral Density Profile in Cylindrical Plasmas2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kasuya, S. Abe, M. Sasaki, S. Inagaki, T. Kobayashi, M. Yagi
    • 学会等名
      26nd International Toki Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 実験との比較のための乱流計測シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      糟谷直宏,沼波政倫
    • 学会等名
      第14回統合コード研究会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県春日市)
    • 年月日
      2016-12-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Response of drift-interchange instability and radial propagation of pressure modulation in a helical plasma2016

    • 著者名/発表者名
      N. Kasuya and M. Yagi
    • 学会等名
      Joint JIFT workshop on Extended MHD and MHD simulations for magnetized plasmas and Theory and simulation of 3D physics in toroidal plasmas
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-10-24   更新日: 2021-02-19  

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