| 研究課題/領域番号 |
11680492
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| 研究機関 | 核融合科学研究所 |
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研究代表者 |
冨田 幸博 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助教授 (40115605)
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| 研究分担者 |
石田 昭男 新潟大学, 理学部, 教授 (30108013)
岡田 成文 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40135661)
廣岡 慶彦 核融合科学研究所, 研究・企画情報センター, 助教授 (60311213)
難波 忠清 核融合科学研究所, 研究・企画情報センター, 助教授 (40115613)
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| キーワード | 磁場反転配位 / 周辺プラズマ / ダイバータ / 非一様磁場 / シース / 中性粒子 |
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| 研究概要 |
本年度は磁場反転配位(FRC)やトカマクなどの周辺プラズマと接触しているダイバータ板などの金属板近傍でのプラズマの振る舞いの解明を中心に研究を行った。通常金属板前面では磁力線が斜めに開いて入射している。このような状況において板前面での安定なシース形成条件とプラズマ領域での電位形成条件の理論解析を行った。ここでは簡単化のために1次元の非一様磁場を考えた。板に向かって開いた磁力線はその勾配が静電的電界と同様に板に向かってイオンを加速する。これらの加速のためにダイバータ前面での安定なシース形成条件は一様な磁場の場合に比べてシース入り口でのイオン音速に課せられる条件が厳しくなることがわかった。つまり、一様磁場では安定なシース形成にはシース入り口でのイオン平均流速がイオン音速より大きい必要がある(ボーム条件)が、非一様磁場の場合はさらに大きなイオン流速が必要とされることがわかった。しかし、その大きさの変化は磁場の変化長に対するデバイ長の大きさで通常のプラズマでは10^<-6>程度になり無視できる。さらに、シース前面のプラズマ領域での安定な静電電位形成の理論解析を行った。そこでは、イオン生成として電子衝突による中性粒子のイオン化を考えた。この状態でのプラズマ領域入り口でのイオン平均流速に課せられる条件を導出した。その結果として、プラズマ領域で中性粒子が存在しないとイオン流速はイオン音速より大きい必要があるが、中性粒子が存在して電子衝突等によるイオン源が存在すればプラズマ入り口でのイオン平均速度はイオン音速より小さくても安定な電位が形成することを示した。これらの結果は閉じ込めプラズマの周辺部分のプラズマとの境界条件を与え、磁場反転配位(FRC)やトカマクなどの周辺部プラズマの振る舞いを総合的に研究するために重要な役割をしている。
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