高温プラズマの乱流遷移の確率統計理論の構築

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14380214
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 伊藤 早苗 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70127611)
• 研究分担者: 伊藤 公孝 文部科学省, 核融合科学研究所, 教授 (50176327) ; 川崎 光宏 九州大学, 応用力学研究所, COE研究員 ; 矢木 雅敏 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (70274537) ; 登田 慎一郎 文部科学省, 核融合科学研究所, 助手 (60332186)
• キーワード: プラズマ乱流 / 乱流遷移 / 分岐現象 / 確率統計理論 / 遷移確率 / 多スケール乱流 / 非線形現象

研究概要

強い揺らぎのあるプラズマ乱流の統計力学を創始して、統計理論を構築する事を目指している。特に本研究では、乱流遷移の確率統計理論に重点を置いている。プラズマで分岐現象がある場合には、新しい未知の物理を開拓できる重要な方法論となる。初年度として、関連する現象の洗い出しや従来までの統計理論の整理、プラズマの専門知識の啓蒙のために3冊の専門書を出版した。
1)Birurcation Phenomena in Plasmas (Kyushu Univ. 2002, ed. S.-I. Itoh, Y. Kawai)プラズマの分岐現象を天体・宇宙から実験室系まで広い視野で集めその執筆及び編纂を行なった。
2)Plasma and Fluid Turbulence-Theory and Modeling-(IOP(英国物理学会出版)2003, A. Yoshizawa, S.-I. Itoh, K. Itoh)プラズマと流体の現在までの乱流統計理論の方法論をまとめた。
3)トカマク概論(九州大学出版会2003,伊藤早苗、矢木雅敏共訳)高温プラズマの閉じこめに関する名著"Tokamaks"J.A. Wesson編著を邦訳した。
研究展開としては、多スケールを持つ乱流の遷移理論を進め、第11回プラズマ理工学国際会議(ICPP)(シドニー)において招待講演"Statistical Nonlinear Interplay among Different Scale-length Turbulence!を行なった。またL/H理論の確率統計論の先駆けとして、論文"Probability of Statistical L/H Transition in Tokamaks"をPhys.Rev.Letts.に発表(S.-I. Itoh, K. Itoh, S. Toda, PRL 89 215001-1(2002))非線形分岐理論の確率統計理論への新しい研究展開をはかった。

研究成果

• [文献書誌] U.Stroth, K.Itoh, S.-I.Itoh et al.: "Internal Transport Barriers in W7-AS"J. Plasma Fusion Res. SERIES. Vol.4. 43-47 (2002)
• [文献書誌] A.Fujisawa, H.Iguchi, T.Minami, Y.Yoshimura, K.Tanaka, K.Itoh, M.Kojima, S.-I.Itoh, et al.: "Dynamic Behavior Caused by Bifurcation Property of Radial Electric Field in a Toroidal Helical Plasma of CHS"J. Plasma Fusion Res. SERIES. Vol.4. 54-60 (2002)
• [文献書誌] K.Itoh, H.Sanuki, S.Toda, M.Yokohama, S.-I.Itoh, et al.: "Electric Field Domain Interface in Helical Systems"J. Plasma Fusion Res. SERIES. Vol.4. 447-450 (2002)
• [文献書誌] S.-I.Itoh, Y.Kawai, M.Yagi: "Boundary Condition May Change Chaos"J. Plasma Fusion Res. SERIES. Vol.4. 583-586 (2002)
• [文献書誌] S.-I.Itoh, K.Itoh, M.Yagi, M.Kawasaki, et al.: "Transition in multiple-scale-lengths turbulence in plasmas"Physics of Plasmas. Vol.9・No.5. 1947-1954 (2002)
• [文献書誌] A.Furuya, S.-I.Itoh, M.Yagi: "Effect of Microscopic Turbulence on Magnetic Island"Journal of the Physical Society of Japan. Vol.71・No.5. 1261-1267 (2002)
• [文献書誌] M.Kawasaki, S.-I.Itoh, M.Yagi, K.Itoh: "Stochastic Transition between Turbulent Branch and Thermodynamic Branch of an Inhomogeneous Plasma"Journal of the Physical Society of Japan. Vol.71・No.5. 1268-1273 (2002)
• [文献書誌] K.Itoh, S.-I.Itoh: "Transient response of transport at transport barrier formation"Plasma Physics and Controlled Fusion. Vol.44・Supplement5A. A367-A372 (2002)
• [文献書誌] M.Kawasaki, A.Furuya, M.Yagi, K.Itoh, S.-I.Itoh: "Transition probability to turbulent transport regime"Plasma Physics and Controlled Fusion. Vol.44・Supplement5A. A473-A478 (2002)
• [文献書誌] S.-I.Itoh, A.Kitazawa, M.Yagi, K.Itoh: "Bifurcation and phase diagram of turbulence constituted from three different scale-length modes"Plasma Physics and Controlled Fusion. Vol.44・No.7. 1311-1328 (2002)
• [文献書誌] S.-I.Itoh, K.Itoh, S.Toda: "Probability of Statistical L-H Transition in Tokamaks"Physical Review Letters. Vol.89・No.21. 215001(1)-215001(4) (2002)
• [文献書誌] M.Uchida, A.Fukuyama, K.Itoh, S.-I.Itoh, M.Yagi: "Analysis of current diffusive ballooning mode including kinetic effects"Plasma Phys. Control. Fusion. Vol.44・No.12. 2495-2511 (2002)
• [文献書誌] 伊藤公孝, 伊藤早苗, 矢木雅敏: "揺らぎの非局所性にかかわる理論的背景"Journal of Plasma and Fusion Research. Vol.78・No.9. 857-912 (2002)
• [文献書誌] T.Okawauchi, S.-I.Itoh, M.Yagi: "Study on MHD and Transport in Burning Plasmas"Reports of Research Institute for Applied Mechanics. Vol.123. 1-19 (2002)
• [文献書誌] S.-I.Itoh, K.Itoh, M.Yagi, M.Kawasaki, A.Kitazawa: "Transition in Multiple-scale lengths Turbulence in Plasmas"Research Report of National Institute for Fusion Science Japan. NIFS-725. (2002)
• [文献書誌] S.-I.Itoh, A.Kitazawa, M.Yagi, K.Itoh: "Bifurcation and Phase Diagram of Turbulence Constituted from Three Different Scale-length Modes"Research Report of National Institute for Fusion Science Japan. NIFS-726. (2002)
• [文献書誌] S.-I.Itoh, K.Itoh: "From Dressed Particle to Dressed Mode in Plasmas"Research Report of National Institute for Fusion Science Japan. NIFS-730. (2002)
• [文献書誌] M.Yokoyama, K.Itoh, S.Okamura, K.Nakajima, S.-I.Itoh, et al.: "Drift Reversal Capability in Helical Systems"Research Report of National Institute for Fusion Science Japan. NIFS-756. (2002)
• [文献書誌] S.-I.Itoh, K.Itoh, S.Toda: "Statistical Theory of L-H Transition in Tokamaks"Research Report of National Institute for Fusion Science Japan. NIFS-771. (2002)
• [文献書誌] A.Yoshizawa, S.-I.Itoh, K.Itoh: "PLSMA AND FLUID TURBULENCE Theory and Modelling"Institute of Physics Publishing. 479 (2003)
• [文献書誌] K.Itoh, S.-I.Itoh, A.Fukuyama, et al.: "Bifurcation Phenomena in Plasmas"Kyusyu University, 2002, Edited by Sanae-I.Itoh and Yoshinobu Kawai. 472 (2002)
• [文献書誌] J.A.Wesson 編著, 伊藤早苗, 矢木雅敏 共訳: "トカマク概論"財団法人 九州大学出版会. 346 (2003)