| 研究課題/領域番号 |
21K13851
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分13010:数理物理および物性基礎関連
|
|---|
| 研究機関 | 核融合科学研究所 (2023)
東京大学 (2021-2022) |
|---|
研究代表者 |
佐藤 直木 核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (60872893)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021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 | Magnetohydrodynamics / Grad's conjecture / Stellarator / Elliptic-Hyperbolic PDE / Quasisymmetry / Drift wave turbulence / Self-organization / Collisionless relaxation / Hamiltonian Mechanics / Nambu Mechanics / Statistical Mechanics / Self-Organization / Topological Constraint / Grad conjecture / Hasegawa-Mima equation / Vorticity / Pair plasmas / 理想電磁流体 / 楕円双曲型偏微分方程式 / 対称性 / ステラレータ / 核融合 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
次世代核融合炉の設計においては炉形の選択が一つの重要な要素であり、適切な炉形を選択するためにはまず、理論上実現可能な炉形を正しく理解する必要がある。炉形の実現可否は炉内プラズマ支配方程式の平衡解の存在有無により決定されるが、この方程式は楕円双曲型であり対称性を持たない系での解析方法が確立しておらず平衡解の存在は知られていない。そこで、本研究ではa)幾何学的手法による、炉内プラズマ支配方程式の対称性を持たない解析解の構築、b)実現可能な炉形条件の導出を行っていく。これにより、楕円双曲型方程式の解析方法の解明、次世代核融合炉の炉形の提案が可能になる。
|
| 研究成果の概要 |
本研究では次世代核融合炉の開発に関する次の研究成果を上げた。（1）次世代核融合炉内の平衡磁場を定める非等方圧力電磁流体平衡方程式における非対称解の存在証明。（２）準対称性を持つ平衡磁場の存在証明。（３）平衡解周辺の電磁場乱流を記述する方程式の開発と解析。（４）炉内プラズマ・天体プラズマ・重力多体系における自己組織化現象及び無衝突緩和過程を記述する実効的衝突作用素の構築。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、核融合発電は持続可能なエネルギー源として注目されており、社会のエネルギー問題解決への期待が高まっている。次世代核融合炉の設計において、炉形の実現可能性は、炉内プラズマを支配する方程式（理想電磁流体方程式）の平衡解の存在に大きく依存する。しかし、優れた閉じ込め性能が期待される非対称な炉形の平衡解の存在については、これまで証明されていない。
本研究では、非等方圧力理想電磁流体平衡方程式において、ユークリッド空間の連続対称性を持たない平衡磁場の存在を証明した。これは、偏微分方程式の数学的理論の発展に貢献するだけでなく、次世代核融合炉の設計指針となる重要な成果である。
|
