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2016 年度 実施状況報告書

運動論的効果を含むプラズマ乱流混合過程の相図

研究課題

研究課題/領域番号 15K17799
研究機関九州大学

研究代表者

小菅 佑輔  九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (00700296)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード乱流プラズマ / 非線形発展 / 流れ
研究実績の概要

本研究の目的は、乱流の非線形ダイナミクス、特に非線形混合過程に焦点をあて、流れの効果や運動論的効果を取り込んだ理論を構築することにある。今年度の研究で得られた主な成果として、i.) ドリフト波乱流が引き起こす運動量の混合過程において非局所効果の重要性を提唱したこと、ii.) 平行流れを取り入れた乱流における非線形混合過程に着目し、波数空間におけるエネルギー移送のモデルを構築したこと、がある。
まず、ドリフト波乱流による運動量の混合過程において成果を得ている。磁場閉じ込めプラズマの周辺領域において発達した強いドリフト波乱流の対称性がトロイダル流れのシアにより破られ、有限の運動量を持つようになる。この揺動の運動量が、非局所的に伝わることで炉心領域の流れを駆動しうることを理論的に見出した。核融合プラズマで報告されている実験事実との比較検討を進め、動的応答を含む実験提案を行うことができた。
次に、平行流れが駆動する乱流における波数空間のエネルギー混合過程を解析した。非線形発展の結果、初期に駆動された不安定生がエネルギーをより大きなスケールの渦にエネルギーを移送することが明らかとなった。平行流れ乱流においても2次的な構造が生じることを理論的に予測し、輸送解析における重要性について指摘することができた。さらに、複数の2次構造が励起されうることを示し、構造形成の選択則まで踏み込んだ解析を行うことができた。
これらに代表される成果を、計4編の学術論文として発表した。核融合学会最大規模のIAEA核融合エネルギー会議等の国際学会にて発表を行い、成果を発信している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

全体計画として、プラズマ乱流の混合過程の解析に対して、磁場形状効果・流れ・運動論的効果を組み込むことを目標としている。今年度は流れに着目した解析において大きな進展を得ることができた。これを受け、概ね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

流れを含む乱流に対して、流体的解析を行い、大きな進展を得た。今後は運動論的乱流へと拡張していく予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Role of phase space structures in collisionless drift wave turbulence and impact on transport modeling2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kosuga , S.-I. Itoh , P.H. Diamond , K. Itoh, M. Lesur
    • 雑誌名

      Nucl. Fusion

      巻: 57 ページ: 072006-1-11

    • DOI

      10.1088/1741-4326/57/7/072006

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Zonal flow generation in parallel flow shear driven turbulence2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kosuga , S.-I. Itoh , K. Itoh
    • 雑誌名

      Phys. Plasmas

      巻: 24 ページ: 032304-1-7

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4978485

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] How turbulence fronts induce plasma spin-up2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kosuga, S.-I. Itoh, P.H. Diamond, K. Itoh
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 95 ページ: 031203(R)-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.95.031203

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ’Turbulence dynamics with the coupling of density gradient and parallel velocity gradient in the edge plasmas2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kosuga, S.-I. Itoh, and K. Itoh
    • 雑誌名

      Contrib. Plasma Phys.

      巻: 56 ページ: 511,515

    • DOI

      10.1002/ctpp.201610047

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Transport of parallel momentum by the triplet correlation in drift wave turbulence2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kosuga, S.-I. Itoh, P.H. Diamond, K. Itoh
    • 学会等名
      26th IAEA Fusion Energy Conference
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-10-17 – 2016-10-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Role of granulations in phase space turbulence2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kosuga
    • 学会等名
      18th International Congress on Plasma Physics (ICPP)
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2016-06-27 – 2016-07-01
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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