研究課題
謎の多い磁気リコネクションのイオン・電子の加熱・加速効果を解明するため,独自開発のイオン温度,電子温度,磁場,X線の2次元計測を高精細化すると共に,リコネクション実験は海外で進む大型化ではなく,中規模のトカマクプラズマ合体実験群を最大の磁場0.5T, イオン温度2keVまで高磁場化して,リコネクション加熱・加速のパワーが損失の10-100倍となる高S/Nの検証を実現した。具体的に1)5mmの分解能を持つイオンドップラートモグラフィによる約500chのイオン温度・速度画像計測,2)最小で1cmの分解能を持つ2次元トムソン散乱による電子温度・密度画像計測,3)プリント基板型磁気プローブによる5mmの高精細かつ従来より1桁高い精度の磁場画像計測,4)2次元X線カメラ6組によるエネルギー分析を駆使した高エネルギー電子画像計測を開発・高精細化し,対象とする加熱・加速毎に再結合磁場を調整して10-100の高S/Nを確保した。その結果,大パワーかつ巨視的に発生する1)リコネクション電場によるイオン・電子の加速・加熱,2)電子の負ポテンシャル形成によるイオンの静電加速・加熱,さらに電流シート内に限られる中パワーの3)電流シートの電子のオーム加熱に加え,小パワーだが高エネルギーの4)X点に局在化したベータトロン的電子加速,5)セパラトリクス上の波動に起因する高エネルギー電子加速,6)プラズモイド構造に起因した加速・加熱を明らかにした。多くで実験・PICシミュレーションがタイアップした検証を行い,両者の共通理解を得ると共に,太陽観測についても観測可能な範囲で太陽衛星観測と寸法差を超えた統一理解を得た。さらに再結合磁場の2乗に比例するイオン加熱スケーリング則を2keV超まで実証したことで,合体加熱だけで核融合炉を点火する新たな応用を開拓され,英国ベンチャー企業の新実験につながった。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2021 2020 2019 その他
すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (29件) (うち国際共著 16件、 査読あり 27件) 学会発表 (61件) (うち国際学会 35件、 招待講演 17件) 学会・シンポジウム開催 (1件)
Fusion Energy 2020
巻: - ページ: IAC/P4-3
巻: 1 ページ: EX/P7-20
巻: - ページ: EX/P7-21
巻: - ページ: EX/P7-7
巻: - ページ: TH/P3-3
Physics of Plasmas
巻: - ページ: -
Nuclear Fusion
巻: 61 ページ: 066001
10.1088/1741-4326/abebce
巻: - ページ: OV/4-4
Plasma and Fusion Research
巻: - ページ: 予定
巻: 27 ページ: 032103
10.1063/5.0002760
IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering
巻: 15 ページ: 1403~1404
10.1002/tee.23208
Proc. SPIE, Astronomical Telescopes + Instrumentation 2020 “Space Telescopes and Instrumentation: Ultraviolet to Gamma Ray”
巻: 11444 ページ: 114440N
10.1117/12.2560887
Astrophysical Journal
巻: 895 ページ: 42
10.3847/1538-4357/ab8bce
Solar Physics
巻: 295 ページ: 34
10.1007/s11207-020-01602-6
IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials
巻: 140 ページ: 502~503
10.1541/ieejfms.140.502
プラズマ・核融合学会誌
巻: 96 ページ: 290-299
巻: 59 ページ: 076025~076025
10.1088/1741-4326/ab14a4
巻: 59 ページ: 086040~086040
10.1088/1741-4326/ab1e0f
巻: 59 ページ: 086041~086041
10.1088/1741-4326/ab1cdf
巻: 26 ページ: 092101~092101
10.1063/1.5104281
巻: 26 ページ: 102103~102103
10.1063/1.5099423
巻: 14 ページ: 3401110~3401110
10.1585/pfr.14.3401110
巻: 14 ページ: 3401145~3401145
10.1585/pfr.14.3401145
巻: 14 ページ: 3401137~3401137
10.1585/pfr.14.3401137
The Astrophysical Journal
巻: 887 ページ: 122~122
10.3847/1538-4357/ab50bf
巻: 25 ページ: 122111~122111
10.1063/1.5050992
巻: 139 ページ: 358~359
10.1541/ieejfms.139.358
巻: 14 ページ: 3401054~3401054
10.1585/pfr.14.3401054