• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

半径方向大域光学計測を用いた、乱流フロント伝播現象の実験研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K13902
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分14020:核融合学関連
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

小林 達哉  核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (30733703)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワードプラズマ乱流 / 乱流伝播 / 位相空間乱流 / トカマク / ヘリカル / ガスパフイメージング / 乱流フロント
研究開始時の研究の概要

乱流フロント伝播の物理機構と、プラズマ乱流輸送に占める役割を実験的に明らかにするため、九州大学応用力学研究所のPLATO装置に、ガスパフイメージング(GPI)計測装置を導入する。PLATO装置には、GPI計測のため高速シートガスビーム噴射装置と、フィルタ受光系を新たに導入する。GPIによる乱流計測を行うことで、乱流が励起され、その場に留まったまま消滅するケースと、乱流フロントが半径方向に伝播されるケースを弁別する。これにより、局所理論が周辺乱流でどの程度成り立つかを示す。

研究実績の概要

本研究の目的は、トーラスプラズマにおいて乱流伝播機構を実験的に明らかにすることである。当初予定では、九州大学のPLATOトカマク装置に新規計測器を導入し、乱流の半径方向相関を計測するという手段での目的達成を目指していた。ところが、PLATOトカマク装置の立ち上げスケジュールが遅れ、計測対象のプラズマが生成不可であるため、今年度は主にデータ解析手法の開発をおこなった。揺動イメージングデータより、プラズマの速度場を推定する「Velocimetry」手法が広く用いられている。核融合研究で従来用いられている、Particle Image Velocimetry with Orthogonal Dynamic Programing (PIV-ODP)手法と、太陽観測で用いられているLocal Correlation Tracking (LCT)のアルゴリズム比較を行い、特に計測される乱流セルの大きさが比較的大きい場合に、後者でよい結果が得られることを示した[T. Kobayashi, et al., Plasma and Fusion Research, 18, 1402058 (2023)]。位相空間に分布するプラズマ揺らぎの解析法を開発した[T. Kobayashi et al., Physics of Plasmas 30, 052303 (2023)]。位相空間揺動の計測実験手法に関するオーバービュー論文を執筆した[T. Kobayashi, Plasma and Fusion Research 18, 2402059 (2023)]。米国ジェネラルアトミクスとの共同研究により、DIII-D装置における乱流伝播機構の物理研究に関するデータ解析を行なった[T. Kobayashi et al., Physics of Plasmas 30, 032301 (2023)]。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初予定であった九州大学PLATOトカマク装置への新規計測器の導入は、PLATOトカマク装置の立ち上げスケジュールにより行えなかったが、代わりにデータ解析や解析手法開発などで研究が進んだ。

今後の研究の推進方策

最終年度となる令和6年度は、PLATO装置の運転状況に合わせて計測器設計・導入及びデータ解析・解析手法開発を進める。特に、近年重要視されている速度空間揺らぎ成分の計測に、トモグラフィ手法を用いる解析の高精度化を行う。空間トモグラフィで成果を上げている九州大学のグループとの共同で、アルゴリズム開発や誤差評価手法の検討などを行う。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 7件、 招待講演 7件)

  • [国際共同研究] General Atomics/University of Wisconsin - Madison(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Prospect for Experimental Investigation of Phase-Space Turbulence in Magnetically Confined Fusion Plasmas2023

    • 著者名/発表者名
      KOBAYASHI Tatsuya
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 18 号: 0 ページ: 2402059-2402059

    • DOI

      10.1585/pfr.18.2402059

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2023-08-02
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Comparison of Velocimetry Algorithms: Orthogonal Dynamic Programming Based Particle Image Velocimetry Versus Local Correlation Tracking2023

    • 著者名/発表者名
      KOBAYASHI Tatsuya、ISHIKAWA Ryohtaroh T.、NAKATA Motoki、OBA Takayoshi、KATSUKAWA Yukio
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 18 号: 0 ページ: 1402058-1402058

    • DOI

      10.1585/pfr.18.1402058

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2023-07-14
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phase-space tomography in magnetically confined plasmas2023

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi T.、Yoshinuma M.、Hu W.、Ida K.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 30 号: 5 ページ: 052303-052303

    • DOI

      10.1063/5.0146602

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prompt core confinement improvement across the L?H transition in DIII-D: Profile stiffness, turbulence dynamics, and isotope effect2023

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi T.、Yan Z.、McKee G. R.、Austin M. E.、Grierson B. A.、Gohil P.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 30 号: 3 ページ: 032301-032301

    • DOI

      10.1063/5.0137669

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-Sustained Divertor Oscillation Driven by Magnetic Island Dynamics in Torus Plasma2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi T.、Kobayashi M.、Narushima Y.、Suzuki Y.、Watanabe K. Y.、Mukai K.、Hayashi Y.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 128 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevlett.128.085001

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hydrogen isotope effect on self-organized electron internal transport barrier criticality and role of radial electric field in toroidal plasmas2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi T.、Shimizu A.、Nishiura M.、Ido T.、Satake S.、Tokuzawa T.、Ii Tsujimura T.、Nagaoka K.、Ida K.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 5507-5507

    • DOI

      10.1038/s41598-022-09526-w

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Behavior of geodesic acoustic mode and limit-cycle oscillation approaching L-H transition in JFT-2M tokamak2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi T、Sasaki M、Ido T、Kamiya K、Miura Y、Ida K、Itoh K
    • 雑誌名

      Plasma Physics and Controlled Fusion

      巻: 64 号: 11 ページ: 114002-114002

    • DOI

      10.1088/1361-6587/ac9333

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Method for estimating the frequency-wavenumber resolved power spectrum density using the maximum entropy method for limited spatial points2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi T、Nishizawa T、Sasaki M、Yoshinuma M、Ida K
    • 雑誌名

      Plasma Physics and Controlled Fusion

      巻: 63 号: 4 ページ: 045011-045011

    • DOI

      10.1088/1361-6587/abe024

    • NAID

      120007116689

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Characterization of isotope effect on ion internal transport barrier and its parameter dependence in the Large Helical Device2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi T.、Takahashi H.、Nagaoka K.、Tanaka K.、Seki R.、Yamaguchi H.、Nakata M.、Sasaki M.、Yoshinuma M.、Ida K.
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 61 号: 12 ページ: 126013-126013

    • DOI

      10.1088/1741-4326/ac298f

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Experimental progresses on understanding for global nature of confinement transition in toroidal plasmas2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      10-th Asia Pacific Transport Working Group
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Phase-space tomography as a tool for high-resolution phase-space measurement2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      7th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A new type of self-sustained divertor oscillation driven by magnetic island dynamics in Large Helical Device2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, M. Kobayashi, Y. Narushima, Y. Suzuki, K. Y. Watanabe, K. Mukai, Y. Hayashi
    • 学会等名
      IAEA Fusion Energy Conference 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LHD 荷電交換分光計測を用いた位相空間トモグラフィのノイズ耐性2023

    • 著者名/発表者名
      小林達哉, 吉沼幹朗, 胡文卿, 居田克巳
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 位相空間トモグラフィによる走行時間減衰の帯域観測2023

    • 著者名/発表者名
      小林達哉, 吉沼幹朗, 胡文卿, 居田克巳
    • 学会等名
      第40回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Research plan of phase-space turbulence unit2022

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      31th International TOKI conference
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Origins of Mean and Oscillating Radial Electric Field in the L-H Transition2022

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      20th International congress on plasma physics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] LHDにおける磁気島駆動自励ダイバータ振動2022

    • 著者名/発表者名
      小林達哉, 小林政弘, 成嶋吉朗, 鈴木康浩, 渡邊清政, 向井清史, 林祐貴
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁場閉じ込めプラズマの自己組織化構造に見られる水素同位体効果の物理機構2022

    • 著者名/発表者名
      小林達哉
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 最大エントロピー法を利用した周波数-波数パワースペクトル解析2022

    • 著者名/発表者名
      小林達哉, 西澤敬之, 佐々木真, 吉沼幹朗, 居田克巳
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 位相空間トモグラフィのLHD荷電交換分光計測への適用2022

    • 著者名/発表者名
      小林達哉, 吉沼幹朗, 胡文卿, 居田克巳
    • 学会等名
      第39回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁場閉じ込めプラズマの自己組織化構造に見られる水素同位体効果の物理機構2022

    • 著者名/発表者名
      小林達哉
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hydrogen isotope effect on electron internal transport barrier in LHD2021

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      Asia-Pacific Transport Working Group Meeting US-EU Transport Task Force Workshop
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dependence of electron ITB threshold condition on isotope mass2021

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      The 30th International Toki Conference on Plasma and Fusion Research
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi