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相対論効果を考慮したITERスケールプラズマの反射法シミュレーション研究

研究課題

研究課題/領域番号 20026003
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関筑波大学

研究代表者

北條 仁士  筑波大, 数理物質科学研究科, 准教授 (30116660)

研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2009年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2008年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワードプラズマ・核融合 / ミリ波分布計測 / FDTDシミュレーション / マイクロ波反射法 / マイクロ波干渉法 / 電子相対論効果 / カットオフ周波数 / 電磁波伝搬
研究概要

ITERのような電子温度が10keVを超えるような核燃焼プラズマにおいては, マイクロ波計測における高温電子の相対論効果は無視できない。相対論効果によって電子質量は実効的に重くなり, それによって電子プラズマ周波数ω_<pe>が小さくなるので, これに関係するマイクロ波のカットオフ周波数が大きく変化するからである。相対論効果による電子質量の増加AはA=1+T_e/204で与えられ, これから電子質量の増加割合は電子温度T_e=20keVで約10%, 40keVでは約20%になることが分かる。これは無視することの出来ない大きさである。本研究では, 干渉計も含め反射計計測おける電子の相対論効果の影響について超短パルス反射法のFDTDシミュレーションも含めた解析を行った。
干渉計計測と反射計計測に関しては, モデル密度分布を仮定して電子の相対論効果の影響に関する理論解析も行った。結果, 密度分布を決定するアーベル逆変換の式に電子質量の相対論的補正Aを考慮することによって正しい密度分布が得られることが明らかになった。具体的には,反射計計測の場合アーベル逆変換式の中のω_<pe>をω_<pe>/A^<1/2>で置き換えることによって電子質量の相対論補正が取り入れられる。また干渉計計測では密度分布に対するアーベル逆変換式にAをかけることによって相対論補正が取り入れられる。これらの解析結果は, 超短パルス反射法に関するFDTDシミュレーションの結果とも一致している。干渉計計測や反射計計測において, アーベル逆変換式に相対論補正Aを考慮することによって密度分布の正しい再構成が得られることが明らかになったが, 実際にこれを実施するには電子温度Teの空間分布を前もって計測しておく必要があり, これはマイクロ波計測における新たな課題となる。

報告書

(1件)
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Interferometry for Weakly Relativistic Plasmas2009

    • 著者名/発表者名
      H. Hojo
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research 4

    • NAID

      130000103683

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear Excitation of Longitudinal Photons and Plasmons by High-Power, Short Pulse Lasers2008

    • 著者名/発表者名
      L. N. Tsintsadze
    • 雑誌名

      Physical Review E 78

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear Mechanisms for Cyclotron-Resonance Accelerations by an Alfven-Wave Pulse2008

    • 著者名/発表者名
      K. Akimoto
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 112

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Interferometry and Reflectometry in Relativistic Plasmas2009

    • 著者名/発表者名
      H. Hojo
    • 学会等名
      8^<th> Japan-Australia Plasma Diagnostics Workshop
    • 発表場所
      Murramarang, Australia
    • 年月日
      2009-02-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Computational Plasma Diagnostics with Microwaves2008

    • 著者名/発表者名
      H. Hojo
    • 学会等名
      Int. Workshop on Microwave-Laser Diagnostics and Particle-Mirror Interaction for Burning Plasma Experiment
    • 発表場所
      Shikanoshima, Japan
    • 年月日
      2008-09-13
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Computational Diagnostics with Micro and Millimeter Waves2008

    • 著者名/発表者名
      H. Hojo
    • 学会等名
      4^<th> Korea-Japan Diagnostics Seminar
    • 発表場所
      Pohang, Korea
    • 年月日
      2008-08-26
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Computational Microwave Diagnostics Aiming for Burning Plasmas2008

    • 著者名/発表者名
      H. Hojo
    • 学会等名
      7^<th> Int. Conference on Open Magnetic System for Plasma Confinement
    • 発表場所
      Daejeon Korea
    • 年月日
      2008-07-18
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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