非平衡・非線形・開放系プラズマ構造遷移現象の動的挙動

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11837021
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 林 隆也 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (60156445)
• 研究分担者: 三浦 英昭 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (40280599) ; 渡辺 智彦 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (30260053)
• キーワード: 複雑性 / 間欠的緩和現象 / 構造遷移現象 / 非平衡非線形開放系 / 磁気流体プラズマ / 球形トカマク / 動的挙動 / 計算機シミュレーション

研究概要

球状トーラス配位を対象として圧力駆動型不安定性が誘起する間欠的な巨視的構造遷移現象ダイナミクスの磁気流体シミュレーションを実行し、非平衡・非線形・開放系という複雑性の視点に着目した解析を行った。配位の時間変化は緩やかで強い線形不安定状態が実現されることはほとんどないのに、間欠的爆発的な構造遷移現象が発生するのは何故かを明らかにすることをめざした。11年度中は計算モデルの確定とコード開発、シミュレーション計算の実行、結果の診断解析を行った。球状トーラスにおける間欠的構造遷移緩和過程のための磁気流体コード開発とシミュレーション実行、結果の可視化表示および普遍的法則性解明のための種々の診断プログラム開発と解析の実行をおこない、複雑性ダイナミクスの普遍的法則性抽出のため結果の吟味をおこなっている。これまで構造遷移現象の出現を確認し、複数の不安定モード間の自発的位相整合現象などの興味深い現象に特に焦点を絞って計算を進めた。複雑性ダイナミクス解明に新しい糸口を見出す可能性を念頭に、系統的な研究となるよう段階的に理解を深めている。非線形シミュレーションの計算は核融合科学研究所に平成10年1月に導入したスーパーコンピュータの能力を最大限利用して推進している。計算空間構造と時間構造が一体となって発展する複雑な物理過程の視覚的解析のためには、最近導入した3次元バーチャルリアリティ装置をはじめとする可視化装置を積極的に利用し、形成されたプラズマジェット流の3次元構造の直感的な理解に先進的な可視化装置を利用した解析が有効であることを確認した。

研究成果

• [文献書誌] Takaya Hayashi: "Computer simulation of internal reconnection event in spherical tokamak"Nuclear Fusion. 40, 3. 721-728 (2000)
• [文献書誌] Takaya Hayashi: "Relaxation phenomena in spherical tokamak"Progress of Theoretical Physics. (In press). (2000)
• [文献書誌] Naoki Mizuguchi: "Dynamics of Spherical Tokamak Plasma on Internal Reconnection Event"Physics of Plasmas. 7, 3. 940-949 (2000)
• [文献書誌] Tomohiko Watanabe: "Two-Dimensional MHD Simulation of Merging Plasmas in Laboratory Experiments - Focussing on Its Dynamic Behaviors"J. Plasma Phys. Fusion Res.. 75, 9. 1119-1119 (1999)
• [文献書誌] Tomohiko Watanabe: "Modeling of magnetic island formation in magnetic reconnection experiment"Physics of Plasmas. 6, 8. 1253-1257 (1999)
• [文献書誌] Takaya Hayashi: "Self-Organizing Plasmas"Plasma Phys. Control. Fusion. 41, 4. 229-238 (1999)