核融合燃焼プラズマにおける輸送の基礎理論の研究

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19360418
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 伊藤 公孝 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (50176327)
• 研究分担者: 登田 慎一郎 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 准教授 (60332186) ; 村上 定義 京都大学, 大学院・工学研究科原子核工学専攻, 准教授 (40249967)
• キーワード: プラズマ乱流 / 核融合燃焼 / 輸送現象 / 高エネギー粒子 / 帯状流 / 長距離相関現象 / 過渡応答

研究概要

この研究においては、核融合燃焼プラズマの輸送理論の基盤を展開することを目的とするが、特に次の点を焦点とする。即ち、トロイダルプラズマの乱流や構造形成の理論およびそれらの実験による検証など、基礎的な方法論に関する近年の急速な進展を、核融合反応が起きているプラズマへと適用し、将来の核融合実験炉を用いた研究に必要となる輸送理論の基盤を提示することである。トロイダルプラズマを例として取り、ミクロ乱流ダイナミクスと帯状流などのメゾスケール構造との結合を繰り込み研究した。具体的には、微視的乱流の相関長と、メゾスケール揺動の相関長が異なる事に着目して理論を定式化した。この機構に着目すると、空間的にはなれた位置の(直接は相互作用しない)微視的乱流揺動が、メゾスケール揺動を介しエネルギーのやり取りを持つという、従来研究されてこなかった過程を解析する事が出来る。核融合燃焼プラズマでは、現在使われている計測装置のうち多くのものが利用出来なくなる一方、燃焼制御という新たな制御要請が加わる。核融合プラズマのダイナミクス理解のために、乱流輸送理論の応用を展開した。ミクロ乱流を観測し非線形理論を適用する事で、巨視的またはメゾスケールの電磁場を観測する方法を開拓した。こうした観点で研究が進展しており、次ページに記す成果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Statistical Analysis Technique for Estimation of Causal Relationship in Plasma Turbulence (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kamataki, K.Itoh, S.-I.Itoh, A.Fujisawa, S.Inagaki, Y.Nagashima, M.Yagi, T.Yamada
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 79 ページ: 024501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Modeling of Transport Barriers in Helical Plasmas (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Toda, K.Itoh, N.Ohyabu
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 5 ページ: 011
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Itoh, S.-I.Itoh, M.Yagi, S.Toda, A.Fukuyama
  • 雑誌名: On the onset of collapse events in toroidal plasma-turbulence trigger for neoclassical tearing mode in tokamak-in Relaxation Dynamics in Laboratory and Astrophysical Plasmas, Chap.10(World Scientific) ページ: 295-319
• [雑誌論文] (2010)
  • 著者名/発表者名: P.H.Diamond, S.-I.Itoh, K.Itoh
  • 雑誌名: A Tutorial on Basic Concepts in MHD Turbulence and Turbulent Transport in Relaxation Dynamics in Laboratory and Astrophysical Plasmas, Chap.4(World Scientific) ページ: 119-150
• [雑誌論文] (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Itoh
  • 雑誌名: Prof.Wakatani and Fusion Research in His Days in Relaxation Dynamics in Laboratory and Astrophysical Plasmas, Chap.1(World Scientific) ページ: 3-12
• [雑誌論文] Observations of abrupt changes in the fluctuation spectrum on LMD-U (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Arakawa, K.Kamataki, S.Inagaki, T.Maruta, Y.Nagashima, T.Yamada, S.Shinohara, K.Terasaka, S.Sugita, M.Yagi, N.Kasuya, A.Fujisawa, S.-I.Itoh, K.Itoh
  • 雑誌名: Plasma Phys.Control.Fusion 51 ページ: 085001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-scale transport simulation of toroidal momentum source profile effect on internal transport barrier collapse (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Tokunaga, M.Yagi, S.-I.Itoh, K.Itoh
  • 雑誌名: Nucl.Fusion 49 ページ: 075038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of the curvature and the beta parameter on the nonlinear dynamics of a drift tearing magnetic island (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Muraglia, O.Agullo, M.Yagi, S.Benkadda, P.Beyer, X.Garbet, S.-I.Itoh, K, Itoh A.Sen
  • 雑誌名: Nucl.Fusion 49 ページ: 055016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boundary of the geodesic acoustic eigenmode in the vicinity of the magnetic separatrix (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Nagashima, K.Itoh, A.Fujisawa, K.Shinohara, S.-I.Itoh, T.Ido, M.Yagi, K.Hoshino, A.Ejiri, Y.Takase, K.Uehara, Y.Miura
  • 雑誌名: Plasma Phys.Control.Fusion 51 ページ: 065019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transient excitation of zonal flows by geodesic acoustic modes (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki, K.Itoh, A.Ejiri, Y.Takase
  • 雑誌名: Plasma Phys.Control.Fusion 51 ページ: 085002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic Description of Nonlinear Plasma Turbulence (2009)
  • 著者名/発表者名: S.-I.Itoh, K.Itoh
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 78 ページ: 124502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of ion internal transport barrier in LHD heliotron and JT-60Utokamak plasmas (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Ida, Y.Sakamoto, M.Yoshinuma, H.Takenaga, K.Nagaoka, N.Oyama, M.Osakabe, M.Yokoyama, H.Funaba, N.Tamura, K.Tanaka, Y.Takeiri, K.Ikeda, K.Tsumori, Y.Oka, O.Kaneko K.Itoh, S.Inagaki, T.Kobuchi, A.Isayama, T.Suzuki, T.Fujita, G.Matsunaga, K.Shinohara, Y.Koide, M.Yoshida, S.Ide, Y.Kamada
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 49 ページ: 095024
  • 査読あり