| 研究概要 |
磁化プラズマ中で磁力線がつなぎ変わる現象を磁気リコネクションと呼ぶ.磁気リコネクションは太陽コロナ,地球磁気圏といった宇宙プラズマからトカマク等の磁気閉じ込め核融合プラズマで共通してみられる現象であるが,定常の磁気流体モデルでは説明できない高速な磁気リコネクションや磁気エネルギーの熱的・力学的エネルギーへの変換過程がまだ十分に明らかになっていない.
磁気リコネクションによる短時間での磁気エネルギーの開放は核融合プラズマにおける加熱への応用として,二つのトーラスプラズマを合体させる手法がある.本研究で用いたTS-4装置ではこのトーラス合体により磁気リコネクションを発生させることができる.外部のコイルにより磁場をコントロールすることで,磁力線のつなぎ変わる角度や周囲の磁場配位を換え,磁気リコネクションの発生を検証した.特に磁力線のつなぎ変わる拡散領域付近を詳細に調べるために,高分解能の磁気プローブを製作した.
従来はこの様な高速リコネクションは局所的な不安定性などによる異常抵抗が原因と考えられてきたが,本研究では異常抵抗ではなく磁場,密度の非定常性が原因であることを明らかにした.この密度の非定常性をSweet-Parkerモデルに加えることでリコネクション速度を定量的に説明した.この研究成果は非定常性による磁気リコネクションの高速化を定量的に示したもので,非定常効果の重要性を初めて明かにした.非定常性の最も大きい場合として太陽フレアのようなプラズモイド放出現象を初めて実験室で再現し,高速化との関連性を明かにした,また太陽観測グループとの共同研究も行い,観測によって明かになった太陽彩層での磁気リコネクション現象の再現実験を行った.
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