| 研究課題/領域番号 |
21H01056
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14010:プラズマ科学関連
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
比村 治彦 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (30311632)
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| 研究分担者 |
三瓶 明希夫 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 准教授 (90379066)
廣田 真 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (40432900)
稲垣 滋 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (60300729)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
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| キーワード | 正準フラックスチューブ / 正準角運動量 / 渦 / 純イオンプラズマ / 純電子プラズマ / ２流体プラズマ / 非中性プラズマ / 画像計測 / 2流体プラズマ / ネストトラップ / 差動回転平衡 / 渦のマージング / 荷電粒子トラップ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
プラズマを電荷をもたないが電流を流すことのできる電離気体とみなす考え方を1流体プラズマ近似と呼ぶ。この1流体近似はあらっぽいが、プラズマのダイナミクスを概ね予測できる。この近似から得られる帰結の一つが、プラズマの磁束管への凍結である。ところが、プラズマを1流体とみなさない先進プラズマ物理学では、プラズマは磁束管に凍結しているのではなく、正準フラックスチューブと呼ばれる束に凍結すると予測されている。本研究では、イオン流体と電子流体が別々の速度場を有している2流体プラズマの中で各々の流体が正準フラックスチューブに凍結しているのか、この検証実験を独自に開発したプローブと画像データを用いて実施する。
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| 研究成果の概要 |
2流体プラズマはプラズマの正準フラックスチューブへの凍結を予言している。正準フラックスチューブは流れ場を持つプラズマが磁場中に閉じ込められることによって定義される物理量であり、正準角運動量の保存の有無がポイントになる。BX-Uリニアトラップ装置を用いたリチウムイオンプラズマと電子プラズマを用いた実験では、これらプラズマがそれぞれ単独でトラップされる時は保存性は非常によい。一方で、リチウムイオンプラズマと電子プラズマを同時にネストトラップに閉じ込める時、ネストトラップのサイドトラップ領域まで延伸するプラズマの保存性が下がる。これはネストトラップに付随している性質に起因している可能性が高い。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
正準フラックスチューブとは当該分野でも馴染みの少ない概念である。この考え方は正準角運動量を根底に持つ。正準角運動量には流れ場と磁場が含まれている。したがって、正準フラックスチューブという概念を現在流れ場や乱流が話題になっている最先端プラズマ物理に導入したことが一番の成果である。
この正準フラックスチューブへの凍結の度合いは、BX-Uリニアトラップ装置では電子プラズマについては強い。これを実験的に判明させるために、当該装置に様々な工夫を施したことが第二の成果である。観測された電子プラズマの凍結度合いがイオンプラズマの存在によってどのように変化するのかについては更なるエビデンスが必要である。
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