粒子・流体連結に基づく多階層シミュレーションモデルによる磁気リコネクション研究

• 研究課題/領域番号: 24740374
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 宇佐見 俊介 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (80413996)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 多階層シミュレーション / 磁気リコネクション / 粒子モデル / MHDモデル

研究成果の概要

本研究課題では、実空間分割型に基づいた多階層シミュレーションモデルを開発・改良し、それを用いて磁気リコネクションの階層間相互作用を明らかにすることを目的とする。
この多階層モデルについて、開放境界条件の導入、クーロン衝突効果の導入、連結の多方向化（多次元化）、適合格子細分化法などを含めた領域の自動変換などの改良・拡張を行った。さらに多階層モデルを用いて、磁気リコネクションの階層間相互作用を調べ、マクロ階層のインフローパターンによって定常的あるいは間欠的な磁気リコネクションに分けられることを見出した。さらに、その傾向について定量的に体系づけることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Multi-scale Simulations of Magnetic Reconnection Using Particle-in-Cell and Magnetohydrodynamics with Adaptive Mesh Refinement Technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Ogawa, Shunsuke Usami, Ritoku Horiuchi, Mitsue Den, and Kazuyuki Yamashita
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 未定
  • NAID: 130005330450
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multi-Hierarchy Simulation of Collisionless Driven Reconnection by Real-Space Decomposition (2014)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Ritoku Horiuchi, Hiroaki Ohtani, and Mitsue Den
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 561 ページ: 012021-012021
  • DOI: 10.1088/1742-6596/561/1/012021
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of Multi-Hierarchy Simulation Model with Non-Uniform Space Grids for Collisionless Driven Reconnection (2013)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Ritoku Horiuchi, Hiroaki Ohtani, and Mitsue Den
  • 雑誌名: Phys. Plasmas 巻: 20 号: 6
  • DOI: 10.1063/1.4811121
  • 査読あり
• [雑誌論文] シミュレーション研究の課題と将来 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、銭谷誠司
  • 雑誌名: プラズマ・核融合学会誌 巻: 89 ページ: 861-863
• [学会発表] Studies on proton effective heating in magnetic reconnection by means of particle simulations (2017)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Ritoku Horiuchi, and Hiroaki Ohtani
  • 学会等名: The US-Japan Workshop and School on Magnetic Reconnection (MR2017)
  • 発表場所: Himegin Hall, Matsuyama, Japan
  • 年月日: 2017-03-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ガイド磁場磁気リコネクションにおけるイオン加熱の粒子シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、堀内利得、大谷寛明
  • 学会等名: 第33回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 東北大学青葉山キャンパス（仙台市）
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] Reconnection Heating Experiments and Simulations for Torus Plasma Merging Startup (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ono, T. Yamada, S. Inoue, M. Inomoto, C. Z. Cheng, M. Gryaznevich, R. Scannell, N. Conway, B. J. Crowley, C. Michael, H. Hara, S. Usami, and R. Horiuchi
  • 学会等名: 26th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan,
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] 磁気リコネクションにおけるイオン実効的加熱のシミュレーション研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、堀内利得、大谷寛明
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス（金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 磁気リコネクション下流におけるイオン加熱機構の粒子シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、堀内利得、大谷寛明
  • 学会等名: プラズマシミュレータシンポジウム2016
  • 発表場所: 核融合科学研究所（土岐市）
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] Macro- and microscopic physics of collisionless driven reconnection (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Ritoku Horiuchi, Tomoya Ogawa, Hiroaki Ohtani, and Mitsue Den
  • 学会等名: 18th International Congress on Plasma Physics (ICPP2016)
  • 発表場所: Kaohsiung Exhibition Center, Kaohsiung, Taiwan
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] リコネクション下流における実効的イオン加熱のシミュレーション研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、堀内利得、大谷寛明
  • 学会等名: 磁気リコネクション研究の最前線と今後の展望
  • 発表場所: 国立天文台（東京）
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] Simulation studies on effective ion heating in the reconnection downstream (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Ritoku Horiuchi, and Hiroaki Ohtani
  • 学会等名: US-Japan Workshop on Magnetic Reconnection
  • 発表場所: Andaz Napa Hyatt, Napa, CA, USA
  • 年月日: 2016-03-07
  • 国際学会
• [学会発表] Studies on the Ion Heating Mechanism in the Downstream of Magnetic Reconnection (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Ritoku Horiuchi, and Hiroaki Ohtani
  • 学会等名: 「自然科学における階層と全体」シンポジウム
  • 発表場所: 国立天文台（東京）
  • 年月日: 2016-02-05
• [学会発表] Comparative Study of Effective Resistivity Models Evaluated in Kinetic Studies Using MHD Simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsue Den, Ritoku Horiuchi, Shunsuke Usami, Yasubumi Kubota, Takashi Tanaka, Hiroaki Ohtani, and Tomoya Ogawa
  • 学会等名: 2015 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: Moscone Convention Center, San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] Simulation of Magnetic Reconnection in Magnetotail by Interlocking Particle-in-Cell and Magnetohydrodynamics on Hierarchical Mesh (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Ogawa, Shunsuke Usami, Ritoku Horiuchi, Mitsue Den, Kazuyuki Yamashita, and Takashi Tanaka
  • 学会等名: 2015 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: Moscone Convention Center, San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] Improvement of a Multi-Hierarchy Simulation Model for Magnetic Reconnection Studies (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Hideaki Miura, Ritoku Horiuchi, Hiroaki Ohtani, and Mitsue Den
  • 学会等名: 25th International Toki Conference
  • 発表場所: Ceratopia Toki, Toki, Japan
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会
• [学会発表] 実空間分割型の多階層シミュレーションによる駆動型磁気リコネクション研究II (2015)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 拡張MHDとPIC連結による多階層シミュレーションモデルのさらなる発展 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、三浦英昭、堀内利得、大谷寛明、田光江
  • 学会等名: プラズマシミュレータシンポジウム2015
  • 発表場所: 核融合科学研究所（土岐市）
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] Improvement of the Multi-Hierarchy Model for Magnetic Reconnection Studies – Interlocking between PIC and Extended MHD - (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Hideaki Miura, Ritoku Horiuchi, Hiroaki Ohtani, and Mitsue Den
  • 学会等名: The 24th International Conference on Numerical Simulation of Plasmas
  • 発表場所: The Golden Hotel, Golden, CO, USA
  • 年月日: 2015-08-12
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a Multi-Hierarchy Simulation Model Based on MHD-PIC interlocking and Studies on Magnetic Reconnection (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Ritoku Horiuchi, Hiroaki Ohtani, and Mitsue Den
  • 学会等名: 2015 JIFT workshop on "Extended MHD and MHD simulations for magnetized plasmas
  • 発表場所: The Golden Hotel, Golden, CO, USA
  • 年月日: 2015-08-10
  • 国際学会
• [学会発表] 実空間分割型の多階層シミュレーションによる駆動型磁気リコネクション研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス(東京都新宿区)
  • 年月日: 2015-03-27 – 2015-03-30
• [学会発表] 磁気リコネクション階層横断現象についてのシミュレーション研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、堀内利得、大谷寛明、田光江
  • 学会等名: 「自然科学における階層と全体」シンポジウム
  • 発表場所: 桑山ビル（名古屋市）
  • 年月日: 2015-01-19 – 2015-01-20
  • 招待講演
• [学会発表] 多階層シミュレーションによる磁気リコネクション研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、堀内利得、大谷寛明、田光江
  • 学会等名: Plasma Conference 2014
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] Studies on Magnetic Reconnection with Multi-Hierarchy Simulations Based on Real-Space Decomposition (2014)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Ritoku Horiuchi, Hiroaki Ohtani, and Mitsue Den
  • 学会等名: 2014 US-Japan Workshop on Progress in kinetic plasma simulations
  • 発表場所: New Orleans Marriott Hotel, New Orleans, LA, USA
  • 年月日: 2014-10-31 – 2014-11-01
• [学会発表] 実空間分割に基づく多階層シミュレーションを用いた磁気リコネクション研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: プラズマシミュレータシンポジウム
  • 発表場所: 核融合科学研究所（土岐市）
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-11
• [学会発表] Multi-Hierarchy Simulation of Collisionless Driven Reconnection by Real-Space Decomposition (2014)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Ritoku Horiuchi, Hiroaki Ohtani, and Mitsue Den
  • 学会等名: Joint Varenna-Lausanne International Workshop THEORY OF FUSION PLASMAS
  • 発表場所: Villa Monastero, Varenna, Italy
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-05
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-Hierarchy Simulation of Collisionless Driven Reconnection - Model Development and Preliminary Results - (2014)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Hiroaki Ohtani, Ritoku Horiuchi, and Mitsue Den
  • 学会等名: 2014 US-Japan Workshop on Magnetic Reconnection
  • 発表場所: University of Tokyo, Tokyo, Japan / Nikko National Park, Nikko, Japan
  • 年月日: 2014-05-20 – 2014-05-24
• [学会発表] 粒子・流体連結による磁気リコネクションの多階層シミュレーション III (2014)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、堀内利得、大谷寛明、田光江
  • 学会等名: 「自然科学における階層と全体」シンポジウム
  • 発表場所: 桑山ビル（名古屋市）
• [学会発表] 実空間分割による磁気リコネクションの多階層シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、堀内利得、大谷寛明、田光江
  • 学会等名: 磁気リコネクションと太陽プラズマ研究会
  • 発表場所: 京都大学東京オフィス（東京都港区）
• [学会発表] 磁気リコネクション研究のための多階層シミュレーションモデルの開発 VII (2014)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、堀内利得、大谷寛明、田光江
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス(平塚市)
• [学会発表] Multi-Hierarchy Simulation of Collisionless Driven Reconnection by Real-Space Decomposition (2014)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Hiroaki Ohtani, Ritoku Horiuchi, and Mitsue Den
  • 学会等名: THEORY OF FUSION PLASMAS JOINT VARENNA - LAUSANNE
  • 発表場所: Villa Monastero, Varenna, Italy
  • 招待講演
• [学会発表] Development of Multi-Hierarchy Simulation Model by MHD-PIC Interlocking for Magnetic Reconnection (2013)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Ritoku Horiuchi, Hiroaki Ohtani, and Mitsue Den
  • 学会等名: 12th International Workshop on the Interrelationship between Plasma Experiments in Laboratory and Space (IPELS)
  • 発表場所: 白馬東急ホテル（長野県白馬村）
• [学会発表] 磁気リコネクションの多階層シミュレーション －２次元階層連結－ (2013)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: プラズマシミュレータシンポジウム
  • 発表場所: 核融合科学研究所（土岐市）
• [学会発表] 磁気リコネクション研究のための多階層シミュレーションモデルの開発 VI (2013)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、堀内利得、大谷寛明、田光江
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学(徳島市)
• [学会発表] Multi-Hierarchy Simulation for Magnetic Reconnection - 2D Hierarchy-Interlocking Model (2013)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Hiroaki Ohtani, Ritoku Horiuchi, and Mitsue Den
  • 学会等名: 55th Annual Meeting of Division of Plasma Physics, American Physical Society
  • 発表場所: Sheraton Denver Downtown Hotel, Denver, CO, USA
• [学会発表] Multi-Hierarchy Simulation with 2D Interlocking Scheme for Magnetic Reconnection Study (2013)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Usami, Ritoku Horiuchi, Hiroaki Ohtani, and Mitsue Den
  • 学会等名: 22nd International Toki Conference
  • 発表場所: セラトピア土岐（土岐市）
• [学会発表] 磁気リコネクション研究のための多階層シミュレーションモデルの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 第30回年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
• [学会発表] 磁気リコネクション研究のための多階層シミュレーションモデルの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: プラズマ研究会2012
  • 発表場所: 多摩スポーツセンター（東京都多摩市）
• [学会発表] 無衝突磁気リコネクションの 多階層シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: STEL/NINS研究集会「磁気リコネクション研究の現状と展望２」
  • 発表場所: 愛媛大学（松山市）
• [学会発表] 無衝突磁気リコネクションの多階層シミュレーション３ (2013)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会 第7回プラズマ宇宙物理3学会合同セッション
  • 発表場所: 広島大学（東広島市）
• [学会発表] Multi-Hierarchy Simulation with Domain Dynamic Conversion for Magnetic Reconnection Studies (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: 2012 US-Japan Workshop on Magnetic Reconnection
  • 発表場所: プリンストン大学, Princeton, NJ, USA
• [学会発表] Multi-Hierarchy Simulation of Magnetic Reconnection - Hierarchy-Interlocking in the Downstream Direction - (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: 54th Annual Meeting of Division of Plasma Physics, American Physical Society
  • 発表場所: Rhode Island Convention Center,Providence, RI, USA
• [学会発表] Progress of multi-hierarchy model based on particle-fluid interlocking for magnetic reconnection studies (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: 2012 US-Japan Workshop on The Next Stage in the Progress of Simulation Science in Plasma Physics
  • 発表場所: Rhode Island Convention Center,Providence, RI, USA
• [学会発表] Hierarchy-Interlocking Model in the Downstream Direction for Simulation Studies of Magnetic Reconnection (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: 22nd International Toki Conference
  • 発表場所: セラトピア土岐(土岐市)
• [学会発表] 磁気リコネクションの多階層シミュレーション - 下流方向の階層間連結 - (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: プラズマシミュレータシンポジウム
  • 発表場所: 核融合科学研究所(土岐市)
• [学会発表] 磁気リコネクション研究のための多階層シミュレーションモデルの開発５ (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学(横浜市)
• [学会発表] 磁気リコネクション研究をめざした多階層シミュレーションモデルの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇佐見俊介、大谷寛明、堀内利得、田光江
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 第29回年会
  • 発表場所: クローバープラザ（福岡県春日市）
• [備考] 数値実験炉研究プロジェクト
  • URL: http://nsrp.nifs.ac.jp/index.html
• [備考] 基礎物理シミュレーション研究系
  • URL: http://fps.nifs.ac.jp/index.html
• [備考] 数値実験炉研究プロジェクトWEB
  • URL: http://nsrp.nifs.ac.jp/index.html
• [備考] 基礎物理シミュレーション研究系WEB
  • URL: http://fps.nifs.ac.jp/index.html
• [備考] 数値実験炉研究プロジェクトWEB
  • URL: http://nsrp.nifs.ac.jp/
• [備考] 基礎物理シミュレーション研究系WEB
  • URL: http://fps.nifs.ac.jp/
• [備考] 数値実験研究プロジェクトWEB
  • URL: http://nsrp.nifs.ac.jp/
• [備考] 基礎物理シミュレーション研究系WEB
  • URL: http://fps.nifs.ac.jp/
• [備考] 基礎物理シミュレーション研究系
  • URL: http://www-fps.nifs.ac.jp/
• [備考] 数値実験研究プロジェクト
  • URL: http://www-nsrp.nifs.ac.jp/index.html