| 研究分担者 |
BRZOZOWSKI J アルフベン研究所, 主任研究員
HOKIN S. アルフベン研究所, 主任研究員
ANTONI V. パドバ大学, 欧州原子力共同体, 主任研究員
BRUNSELL P. アルフベン研究所, 主任研究員
DRAKE J.R. アルフベン研究所, 主任研究員
小野 靖 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30214191)
桂井 誠 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70011103)
遠山 潤志 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (50023718)
森川 惇二 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (70192375)
小川 雄一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90144170)
井上 信幸 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (60023719)
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| 研究概要 |
東京大学・工学部のREPUTE-1およびAlfven研究所のEXTRAP-T2の2台のトーラス・プラズマ装置を用いてイオンの異常加熱に関する比較を行った.完全電離プラズマに大電流を流してプラズマの磁気乱流を起こし,イオンの加熱を観測した.イオン粘性加熱の微視的メカニズムを調べるため,RFP配位およびULQ配位プラズマの両方において,磁力線に関して異なる2方向のイオン温度を比較検討した.
RFPおよびULQという大電流プラズマにおいては,一般的にプラズマの電子・イオン熱平衡時間は,そのエネルギー閉じ込め時間よりも長く,古典的な衝突を介しては,イオン温度が電子温度より高くなることはない.しかし,実験においては,イオン温度が電子温度と同程度あるいはそれ以上に加熱される現象が観測され,直接イオンを加熱する機構が存在することが示される.
RFPプラズマにおいては,磁力線接線方向のイオン温度が磁力線垂直方向のイオン温度りも高く,MHD揺動を介してのイオン粘性散逸モデルが妥当であることが実験的に確認されている.磁場揺動の大きさとイオン温度およびその非等方性の間に強い相関があることも観測されている.ULQプラズマにおいては,プラズマの乱流性がイオン温度の評価に与える影響について実験的に研究され,プラズマ内部の磁場揺動の激しいプラズマでは,熱化されていない乱流運動成分が,磁力線垂直方向のイオン温度に影響を与えていることが実験的に確認された.
本研究において実験を行なったRFPおよびULQプラズマの磁力線構造は,太陽コロナやジェットなどの宇宙・天体プラズマに多くみられる典型的な捻れの構造を持つ.この様な磁力線の捻れの構造は,プラズマ内部の余剰磁気エネルギーが主としてイオンの持つ流体的粘性によって散逸されるとき自己形成されることが理論的に示され,エネルギー散逸の結果としてイオンが加熱されることになる.本研究では,プラズマのイオン粘性加熱を磁場構造の自己組織化現象と密接に関連することが示された.
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