統合観測システムで解き明かす乱流プラズマの構造形成原理と機能発現機構

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H06089
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 藤澤 彰英 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (60222262)
• 研究分担者: 井戸 毅 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (50332185) ; 稲垣 滋 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (60300729)
• 研究期間 (年度): 2017-04-25 – 2022-03-31
• キーワード: プラズマ乱流 / トモグラフィー / 重イオンビームプローブ / 対称性の破れ / クロススケール結合 / 大域性 / PLATO

研究実績の概要

R４年度より「プラズマ乱流統合観測システム」PLATO装置のプラズマ生成実験が開始された。本年度も引き続きプラズマに電流を流しトカマク配位を持つプラズ マの生成を目指した実験を行なった。 全てのトカマク装置では良好なプラズマを生成維持できるようにするためには数年程度の期間が必要とされている。そのための多様なプラズマの生成法の試行実験と初期的な観測を今年度は主に実施した。たとえば電極を導入しターゲットとなるプラズマを生成する。また、プラズマ着火時点でのフラックスの消耗をできるだけ軽減するために、ヘリシティー入射のための電源およびシステムを設計し購入した。また、ECHの接線入射を試みるためにクライストロンを設置することを計画しそのための電源を移設した。本課題では乱流トモグラフィーが観 測の主力であり世界的に初めての試みである。R3年度にプラズマ周辺を観測するための水素アルファー線についてのトモグラフィー一式準備したのに続き、本年度はUV線に関する一式を準備した。また重イオンビームプローブ(3領域観測予定 )については、一式(2 領域観測可)の設置が、今年度完了した。本課題終了後も、世界初の試みである乱流統合観測装置として、PLATO実験を継続し、プラズマ乱流の対称性の破れや大域性が構造形成に果たす役割についての探求する。また、直線装置PANTAでの４次元トモグラフィー計測も背景プラズマと揺らぎの非対称性と関係他、プラズマ回転速度の推定法の開発など順調に成果をあげている。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Conceptual design of heavy ion beam probes on the PLATO tokamak (2021)
  • 著者名/発表者名: Ido T.、Fujisawa A.、Takemura K.、Kobayashi T.-K.、Nishimura D.、Kasuya N.、Fukuyama A.、Moon C.、Yamasaki K.、Inagaki S.、Nagashima Y.、Yamada T.
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 92 ページ: 053553～053553
  • DOI: 10.1063/5.0041814
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fourier-Rectangular Function Analysis of Spatiotemporal Structure of Bursting Phenomenon in a Cylindrical Plasma (2021)
  • 著者名/発表者名: NISHIMURA Daiki、FUJISAWA Akihide、NAGASHIMA Yoshihiko、MOON Chanho、YAMASAKI Kotaro、KOBAYASHI Taiki、INAGAKI Shigeru
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 16 ページ: 1201075～1201075
  • DOI: 10.1585/pfr.16.1201075
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Proposal of Analysis Method for Pattern Recognition of Two-Dimensional Structure of Plasma (2021)
  • 著者名/発表者名: KOBAYASHI Taiki、FUJISAWA Akihide、NAGASHIMA Yoshihiko、MOON Chanho、NISHIMURA Daiki、YAMASAKI Kotaro、INAGAKI Shigeru
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 16 ページ: 1201082～1201082
  • DOI: 10.1585/pfr.16.1201082
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of Electron Temperature Fluctuation on Turbulence Measurement by Langmuir Probe in a Magnetized Helicon Plasma (2021)
  • 著者名/発表者名: KAWACHI Yuichi、INAGAKI Shigeru、SASAKI Makoto、KOSUGA Yusuke、YAMADA Takuma、NAGASHIMA Yoshihiko、MOON Chanho、KASUYA Naohiro、FUJISAWA Akihide
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 16 ページ: 1202081～1202081
  • DOI: 10.1585/PFR.16.1202081
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ion Mass Dependence of Resistive Drift Wave Turbulence in Cylindrical Plasmas (2021)
  • 著者名/発表者名: KASUYA Naohiro、ISHIDA Masanobu、IMAHASHI Yudai、YAGI Masatoshi
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 16 ページ: 1201083～1201083
  • DOI: 10.1585/pfr.16.1201083
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Numerical investigation on how heat flux avalanche jams trigger the staircase pattern formation (2021)
  • 著者名/発表者名: Kosuga Y.、Koga D.、Sasaki M.
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 28 ページ: 082302～082302
  • DOI: 10.1063/5.0053919
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transport Simulation of PLATO Tokamak Plasma Using Integrated Code TASK (2021)
  • 著者名/発表者名: MOCHINAGA Shota、KASUYA Naohiro、FUKUYAMA Atsushi、NAGASHIMA Yoshihiko、FUJISAWA Akihide
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 16 ページ: 1403093～1403093
  • DOI: 10.1585/pfr.16.1403093
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interactions of drift wave turbulence with streamer flows in wave-kinetic formalism (2021)
  • 著者名/発表者名: Sasaki M.、Arakawa H.、Kobayashi T.、Kin F.、Kawachi Y.、Yamada T.、Itoh K.
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 28 ページ: 102304～102304
  • DOI: 10.1063/5.0059839
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic interaction between fluctuations with different origins in a linear magnetized plasma (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawachi Y.、Inagaki S.、Sasaki M.、Kosuga Y.、Yamasaki K.、Kobayashi T.、Kin F.、Yamada T.、Arakawa H.、Nagashima Y.、Moon C.、Kasuya N.、Fujisawa A.
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 28 ページ: 112302～112302
  • DOI: 10.1063/5.0065887
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of density corrugations due to zonal flow in wave-kinetic framework (2021)
  • 著者名/発表者名: Sasaki M.、Itoh K.、McMillan B. F.、Kobayashi T.、Arakawa H.、Chowdhury J.
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 28 ページ: 112304～112304
  • DOI: 10.1063/5.0055777
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] QUEST定常トカマク放電におけるプローブシステムを用いたSOL計測の初期結果 (2022)
  • 著者名/発表者名: 永島芳彦，花田和明，小島信一郎，Hatem O ELSerafy，図子秀樹，長谷川真，中村一男，出射浩，藤澤彰英，江尻晶，高瀬雄一，井戸毅，黒田賢剛，恩地拓己，池添竜也，岳其霖，四竈泰一，Arseniy Kuzmin，川崎昌二，永田貴大，東島亜紀
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会
• [学会発表] プラズマ背景構造の非対称性と孤立波振動現象の関係 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小林大輝，藤澤彰英，永島芳彦，文贊鎬，稲垣滋，山田琢磨，小菅佑輔，山崎広太郎，西村大輝
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会
• [学会発表] トモグラフィを用いた局所速度場の推定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 西村大輝，藤澤彰英，永島芳彦，文贊鎬，稲垣滋，山田琢磨，小菅佑輔，山崎広太郎，小林大輝
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会
• [学会発表] トカマクMHDダイナミクス中の3次元モード構造の抽出 (2022)
  • 著者名/発表者名: 黒田侑，糟谷直宏，佐藤雅彦，佐々木真
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会
• [学会発表] 核融合周辺プラズマで励起される揺動の特性評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 新井慎平，小菅佑輔
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会
• [学会発表] 核融合プラズマのスクレイプオフ層幅に対する乱流揺動の影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小菅佑輔，永島芳彦，新井慎平
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会
• [学会発表] プラズマ乱流中の揺らぎ構造の揺らぎ (2022)
  • 著者名/発表者名: 稲垣滋，河内祐一
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会
• [学会発表] PANTA、PLATO、QUESTが拓く核融合の未来 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤澤 彰英
  • 学会等名: 核融合エネルギーフォーラム 第14回全体会合
• [学会発表] Impurity transport simulation using integrated code TASK in tokamak plasma (2022)
  • 著者名/発表者名: 持永祥汰
  • 学会等名: 第 19 回核燃焼プラズマ統合コード研究会
• [学会発表] Analysis of three-dimensional structure of MHD instabilities in tokamak (2022)
  • 著者名/発表者名: 黑田侑
  • 学会等名: 第 19 回核燃焼プラズマ統合コード研究会
• [学会発表] Numerical diagnostic of plasma fluctuations by using 3-D simulation data in torus plasmas (2022)
  • 著者名/発表者名: 糟谷直宏
  • 学会等名: 第 19 回核燃焼プラズマ統合コード研究会
• [学会発表] Effect of impurities on improved confinement in tokamak discharges (2022)
  • 著者名/発表者名: 野中奨
  • 学会等名: 第 19 回核燃焼プラズマ統合コード研究会
• [学会発表] Drift wave turbulent structure depending on ion mass number in cylindrical plasmas (2022)
  • 著者名/発表者名: 糟谷直宏
  • 学会等名: 第 19 回核燃焼プラズマ統合コード研究会
• [学会発表] トカマクプラズマにおける MHD 不安定性の三次元構造の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 黒田侑，糟谷直宏，佐藤雅彦，佐々木真
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部大会
• [学会発表] トーラスプラズマにおける 3 次元データを用いた HIBP 計測シミュレーションコードの開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉原稜，糟谷直宏，井戸毅，黒田侑，矢木雅敏，沼波政倫，永島芳彦，藤澤彰英
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部大会
• [学会発表] トカマク閉じ込め改善放電における不純物の影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 野中奨，糟谷直宏，福山淳，持永祥汰，矢木雅敏
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部大会
• [学会発表] 直線磁化プラズマにおける中性粒子分布の解析と特性評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 轟晴彦，糟谷直宏，稲垣滋
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部大会
• [学会発表] 核融合周辺プラズマにおける密度および温度フラックスの揺動特性の依存性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 新井慎平，小菅佑輔
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部大会
• [学会発表] プラズマ乱流解析のための動的時間伸縮法 (2021)
  • 著者名/発表者名: 上島稔之，稲垣滋，河内裕一
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部大会
• [学会発表] 3 次元トモグラフィを用いた PANTA プラズマの構造と揺動の磁場依存性の観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 新原正太郎，藤澤彰英，永島芳彦，文贊鎬，稲垣滋，山田琢磨，小菅佑輔，糟谷直宏，山崎広太郎，小林大輝，西村大輝，椛島祐大，郭又銘
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部大会
• [学会発表] トモグラフィを用いた PANTA プラズマの構造と揺動のガス圧依存性の観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 椛島祐大，藤澤彰英，永島芳彦，文贊鎬，稲垣滋，山田琢磨，小菅佑輔，糟谷直宏，山崎広太郎，小林大輝，西村大輝，新原正太郎，郭又銘
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部大会
• [学会発表] 動的時間伸縮法を用いたプラズマ乱流の時系列解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 上島稔之，稲垣滋，河内裕一
  • 学会等名: 第38回プラズマ・核融合学会 年会
• [学会発表] テンプレート法による乱流揺動の時空間構造の抽出 (2021)
  • 著者名/発表者名: 稲垣滋，三分一 史和
  • 学会等名: 第38回プラズマ・核融合学会 年会
• [学会発表] 直線プラズマにおける背景構造の非対称性による孤立波振動への影響の探求 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小林大輝，藤澤彰英，永島芳彦，文贊鎬，稲垣滋，山田琢磨，小菅佑輔，山﨑広太郎，西村大輝
  • 学会等名: 第38回プラズマ・核融合学会 年会
• [学会発表] 乱流トモグラフィのための局所速度場推定法の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 西村大輝，藤澤彰英，永島芳彦，文贊鎬，稲垣滋，山田琢磨，小菅佑輔，山崎広太郎，小林大輝
  • 学会等名: 第38回プラズマ・核融合学会 年会
• [学会発表] トカマクプラズマにおける統合コードTASKを用いた不純物輸送シミュレーション (2021)
  • 著者名/発表者名: 持永祥汰，糟谷直宏，福山淳，野中奬，矢木雅敏
  • 学会等名: 第38回プラズマ・核融合学会 年会
• [学会発表] トーラスプラズマにおける3次元データを用いた揺動計測模擬 (2021)
  • 著者名/発表者名: 糟谷直宏，吉原稜，井戸毅，黒田侑，矢木雅敏，沼波政倫，永島芳彦，藤澤彰英
  • 学会等名: 第38回プラズマ・核融合学会 年会
• [学会発表] 四次元トモグラフィ計測を用いた直線プラズマのダイナミクス観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 文贊鎬，稲垣滋，永島芳彦，山田琢磨，糟谷直宏，小菅佑輔，小林大輝，村大輝，山崎広太郎，藤澤彰英
  • 学会等名: 第38回プラズマ・核融合学会 年会
• [学会発表] データ解析プラットフォーム(共通化されたデータ解析環境)を使ったビッグデータ研究への期待 (2021)
  • 著者名/発表者名: 稲垣滋
  • 学会等名: 第38回プラズマ・核融合学会 年会
• [学会発表] A Theoretical Model for Phase Space Turbulence: Formation and Dynamics of Phase Space Structures in Drift Wave Turbulence (2021)
  • 著者名/発表者名: Kosuga Yusuke
  • 学会等名: The 30th International Toki Conference on Plasma and Fusion Research
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Versatile Three-dimensional Tomographic Imaging System for the Plasma Turbulence Dynamic Studies (2021)
  • 著者名/発表者名: C. Moon，A. Fujisawa，Y. Nagashima，T-K Kobayashi，and D. Nishimura
  • 学会等名: 5th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics (AAPPS-DPP2021)
  • 国際学会
• [学会発表] 円筒プラズマにおけるイオン質量数とドリフト波乱流構造 (2021)
  • 著者名/発表者名: 糟谷直宏，今橋優大，轟晴彦，石田雅信，矢木雅敏
  • 学会等名: 日本物理学会2021年秋季大会
• [学会発表] 直線プラズマにおける非線形現象の先進的解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山田琢磨，稲垣滋，佐々木真，河内裕一，山崎広太郎，永島芳彦，糟谷直宏，小菅佑輔，藤澤彰英，伊藤公孝
  • 学会等名: 日本物理学会2021年秋季大会
• [学会発表] 磁化プラズマにおける自己組織化臨界現象の観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 稲垣滋，河内裕一
  • 学会等名: 日本物理学会2021年秋季大会
• [学会発表] 直線プラズマにおける異種揺動間の非線形ダイナミクス (2021)
  • 著者名/発表者名: 河内裕一，稲垣滋，佐々木真，小菅佑輔，山崎広太郎，小林達哉，金史良，山田琢磨，荒川弘之，永島芳彦，文贊鎬，糟谷直宏，藤澤彰英
  • 学会等名: 日本物理学会2021年秋季大会
• [学会発表] 磁化プラズマにおける時空間偏在した巨大波 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小菅佑輔，稲垣滋，河内裕一
  • 学会等名: 日本物理学会2021年秋季大会
• [学会発表] 円筒プラズマにおけるイオン質量数とドリフト波乱流構造 (2021)
  • 著者名/発表者名: 糟谷直宏，今橋優大，轟晴彦，矢木雅敏
  • 学会等名: プラズマシミュレータシンポジウム2021 (PSS2021)
• [学会発表] PLATOトカマクにおけるバルーニング不安定性のプラズマパラメータ依存性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 黒田侑，糟谷直宏，佐藤雅彦，福山淳，八木雅敏，永島芳彦，藤澤彰英
  • 学会等名: プラズマシミュレータシンポジウム2021 (PSS2021)
• [学会発表] 統合コードTASKを用いたトカマクコアプラズマにおける不純物輸送制御のシミュレーション (2021)
  • 著者名/発表者名: 持永祥汰，糟谷直宏，福山淳，野中奬，矢木雅敏
  • 学会等名: プラズマシミュレータシンポジウム2021 (PSS2021)
• [学会発表] Ion Mass Dependence of Resistive Drift Wave Turbulence in Cylindrical Plasmas (2021)
  • 著者名/発表者名: N. Kasuya
  • 学会等名: Asia-Pacific Transport Working Group Meeting and US-EU Transport Task Force Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Verification of ETG mode Energy Transfer to Drift-Wave mode through Multiscale Nonlinear Interactions (2021)
  • 著者名/発表者名: C. Moon
  • 学会等名: Asia-Pacific Transport Working Group Meeting and US-EU Transport Task Force Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of solitary oscillation in a PANTA plasma using CECAME (2021)
  • 著者名/発表者名: T.-K. Kobayashi
  • 学会等名: Asia-Pacific Transport Working Group Meeting and US-EU Transport Task Force Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Modal polarization analysis based on Fourier-rectangular function transform and its application to PANTA plasma (2021)
  • 著者名/発表者名: D. Nishimura
  • 学会等名: Asia-Pacific Transport Working Group Meeting and US-EU Transport Task Force Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic interaction between two different types of fluctuations synchronizing with zonal potential fluctuation in PANTA (2021)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawachi
  • 学会等名: Asia-Pacific Transport Working Group Meeting and US-EU Transport Task Force Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Three-dimensional measurement using tomography systems in a magnetized plasma in linear cylindrical geometry (2021)
  • 著者名/発表者名: K. Yamasaki，A. Fujisawa，Y. Nagashima，C. Moon，S. Inagaki，M. Sasaki，Y. Kosuga，T. Yamada，N. Kasuya
  • 学会等名: 47th EPS Plasma Physics conference
  • 国際学会
• [学会発表] ４次元トモグラフィ、プラズマの特異な挙動を観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 文 贊鎬
  • 学会等名: RIAMフォーラム2021
• [備考] 統合観測システムで解き明かす乱流プラズマの構造形成原理と機能発現機構
  • URL: http://tokusui.riam.kyushu-u.ac.jp/PLATO_project/