開放系粒子シミュレーションによる磁気リコネクションのダイナミクスの研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19740346
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 大谷 寛明 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (90332189)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: プラズマ物理

研究概要

磁気リコネクション現象における異常電気抵抗の物理機構解明を目指して,開放系3次元電磁粒子シミュレーションを実行した.コード開発では精度が高く非物理的ノイズが抑えられる開放系境界モデルの開発に成功した.電流層中心付近の粒子メアンダリング運動が圧力テンソルの非対角成分を励起して磁場凍結条件が破ることを簡単なモデルで解析的に示すことができた.粒子軌道をバーチャルリアリティ装置によって解析した結果,イオンの非熱的運動と加熱機構の間の強い相関が明確に示された.

研究成果

• [雑誌論文] Visualization of Particle Trajectories in Time-Varying Electromagnetic Fields by CAVE-Type Virtual Reality System (2012)
  • 著者名/発表者名: N.Ohno, H.Ohtani, D.Matsuoka and R.Horiuchi
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol.7 ページ: 1401001(6pages)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of Plasma Flow Injection with Multi-Hierarchy Model Aiming Magnetic Reconnection Studies (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Usami, H.Ohtani, R.Horiuchi and M.Den
  • 雑誌名: Communications in Computational Physics 巻: Vol.11 ページ: 1006-1021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-scale simulation for plasma science (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ishiguro, S.Usami, R.Horiuchi, H.Ohtani, A.Maluckov and M.M.Skoric
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: Vol.257 ページ: 012026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Reconnection Controlled by Multi-Hierarchy Physics in an Open Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Horiuchi, S.Usami, H.Ohtani and M.Den
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol.5 ページ: S2006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Multi-Hierarchy Simulation Model for Holistic Understanding of Magnetic Reconnection Phyenomena (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Usami, H.Ohtani, R.Horiuchi and M.Den
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research 巻: Vol.85 ページ: 585
  • 査読あり
• [雑誌論文] First Demonstration of Collisionless Driven Reconnection in a Multi-Hierarchy Simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Usami, H.Ohtani, R.Horiuchi and M.Den
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol.4 ページ: 049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Open Boundary Condition for Particle Simulation in Magnetic Reconnection Research (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohtani and R.Horiuchi
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol.4 ページ: 024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-Scale Simulation of Collisionless Driven Reconnection in Open Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Horiuchi, S.Usami, H.Ohtani and M.Den
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research 巻: Vol.8 ページ: 184-188
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy Conversion in Magnetic Reconnection with Chaos Diffusion (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Ohtani, W.Horton, T.Petrosky and R.Horiuchi
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research SERIES 巻: Vol.8 ページ: 203-207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation Science for Fusion Plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Sudo, M.M.Skoric, T.-H.Watanabe, Y.Todo, A.Ishizawa, H.Miura, R.Ishizaki, A.Ito, H.Ohtani, S.Usami, H.Nakamura, A.Ito, S.Ishiguro, Y.Tomita, A.Takayama, M.Sato, T.Yamamoto, M.Den. H.Sakagami, R.Horiuchi, S.Okamura, and N.Nakajima
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: Vol.133 ページ: 012025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scientific Visualization of Magnetic Reconnection Simulation Data by CAVE Virtual Reality System (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Ohtani and R.Horiuchi
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol.3 ページ: 054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Sweet-Parker-like electron dissipation region in a driven open system (2008)
  • 著者名/発表者名: B.Lin, R.Horiuchi and H.Ohtani
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Vol.3 ページ: S1054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Multihierarchy Simulation Model for Studies of Magnetic Reconnection (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Usami, H.Ohtani, R.Horiuchi and M.Den
  • 雑誌名: Communications in Computational Physics 巻: Vol.4(3) ページ: 537-544
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of non-Maxwellian distribution and its role in collisionless driven reconnection (2008)
  • 著者名/発表者名: R.Horiuchi and H.Ohtani
  • 雑誌名: Communications in Computational Physics 巻: Vol.4(3) ページ: 496-505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Electromagnetic Particle Simulation Code in an Open System (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Ohtani, S.Ishiguro, R.Horiuchi, Y.Hayashi and N.Horiuchi
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science 巻: Vol.4759 ページ: 329-343
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous resistivity due to kink modes in a thin current sheet (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Moritaka, R.Horiuchi, H.Ohtani
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: Vol.14 ページ: 102109(10pages)
  • 査読あり
• [学会発表] Effective Approach to Plasma Physics and Fusion Plasmas by Virtual-Reality Visualization (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Ohtani, A.Kageyama, Y.Tamura, M.Nunami, S.Ishiguro, M.Shohji, N.Ohno, D.Matsuoka, R. Horiuchi
  • 学会等名: 18th International Stellarator/Heliotron Workshop & 10th Asia Pacific Plasma Theory Conference
  • 発表場所: Australian National University & Murramarang Beachfront Nature Resort (Canberra & Murramarang, Australia)(oral)
  • 年月日: 20120129-0203
• [学会発表] Application of Visualization by Virtual-Reality Technology to Plasma Physics (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Ohtani, A.Kageyama, Y.Tamura, M.Nunami, S.Ishiguro, M.Shohji, N.Ohno, D.Matsuoka, R. Horiuchi
  • 学会等名: Plasma Conference 2011(PLASMA2011)/プラズマ・核融合学会第28回年会/応用物理学会第29回プラズマプロセシング研究会/日本物理学会(領域2)2011年秋季大会(24D04)
  • 発表場所: 石川県立音楽堂 (Kanazawa, Japan)(poster)
  • 年月日: 20111122-25
• [学会発表] Scientific Visualization of Fusion Plasma and Plasma Physics by Virtual Reality System (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Ohtani, Y.Tamura, A.Kageyama, M.Nunami, S.Ishiguro, M.Shohji, N.Ohno, D.Matsuoka, R.Horiuchi
  • 学会等名: 2nd International Conference on Numerical Simulations of Plasmas (ICNSP2011)
  • 発表場所: Ocean Place - Resort & Spa (Long Branch, NJ, USA)(poster)
  • 年月日: 20110907-09
• [学会発表] Particle Simulation Analysis by Virtual Reality System (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Ohtani, N. Ohno, R. Horiuchi
  • 学会等名: US-Japan JIFT Workshop 2009 on 'Advanced Simulation Methods in Plasma Physics'
  • 発表場所: NIFS, (Toki, Japan)(oral)
  • 年月日: 20091214-16
• [学会発表] Simulation Data Analysis by Virtual Reality System (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Ohtani, N. Ohno, R. Horiuchi
  • 学会等名: 19th International Toki Conference (ITC19)
  • 発表場所: Ceratopia Toki, (Toki, Japan)(poster)
  • 年月日: 20091208-11
• [学会発表] 開放系3次元粒子シミュレーションと没入型バーチャルリアリティ装置を用いた磁気リコネクション研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大谷寛明, 大野暢亮, 堀内利得
  • 学会等名: 第26回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 京都市国際交流会館, (京都, 日本)(invited)
  • 年月日: 20091201-04
• [学会発表] Role of Particle Kinetic Effects on Magnetic Reconnection by Analysis of Virtual Reality System (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Ohtani, N. Ohno, R. Horiuchi
  • 学会等名: The 7th General Scientific Assembly of the Asia Plasma and Fusion Association (APFA2009) and the Asia-Pacific Plasma Theory Conference (APPTC2009)
  • 発表場所: AUGA building, (Aomori)(oral)
  • 年月日: 20091027-29
• [学会発表] Scientific Visualization of Particle Simulation Data by Virtual Reality System (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Ohtani, N. Ohno, R. Horiuchi
  • 学会等名: 21st International Conference on Numerical Simulation of Plasmas 2009 (ICNSP09)
  • 発表場所: Congress Center of Pavilhao Atlantico, (Lisbon, Portugal)(oral)
  • 年月日: 20091006-09
• [学会発表] 3次元バーチャルリアリティ装置におけるプラズマ粒子シミュレーションデータの可視化II (2009)
  • 著者名/発表者名: 大谷寛明, 大野暢亮, 陰山聡, 堀内利得
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学黒髪キャンパス, (熊本, 日本)(oral)
  • 年月日: 20090925-28
• [学会発表] 3次元バーチャルリアリティ装置におけるプラズマ粒子シミュレーションデータの可視化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大谷寛明, 堀内利得
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教学院池袋キャンパス, (東京, 日本)(oral)
  • 年月日: 20090327-30
• [学会発表] CAVE装置におけるリコネクションのシミュレーションデータの可視化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大谷寛明, 堀内利得
  • 学会等名: 第25回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 栃木県総合文化センター, (宇都宮, 日本)(poster)
  • 年月日: 20081202-05
• [学会発表] PIC model for magnetic reconnection interlocked simulation model (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Ohtani and Ritoku Horiuchi
  • 学会等名: JIFT Workshop on 'Progress of Multi-scale Simulation Models'
  • 発表場所: Hyat Regency Hotel, (Dallas, TX, USA)(oral)
  • 年月日: 20081121-22
• [学会発表] Role of Chaotic Orbits of Meandering Particles in Magnetic Reconnection (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Ohtani, Wendell Horton, Tomio Petrosky and Ritoku Horiuchi
  • 学会等名: 50th Annual Meeting of the Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Hyat Regency Hotel, (Dallas, TX, USA)(poster)
  • 年月日: 20081117-21
• [学会発表] ENERGY CONVERSION IN MAGNETIC RECONNECTION WITH CHAOS DIFFUSION (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Ohtani, Wendell Horton, Tomio Petrosky and Ritoku Horiuchi
  • 学会等名: 2008 International Congress on Plasma Physics (ICPP2008)
  • 発表場所: Fukuoka International Congress Center, (Fukuoka, Japan)(poster)
  • 年月日: 20080908-12
• [学会発表] Energy release in Magnetic Reconnection with Chaos Diffusion (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Ohtani, Ritoku Horiuchi, Wendell Horton and Tomio Petrosky
  • 学会等名: 2008 International Sherwood Fusion Theory Conference
  • 発表場所: Millennium Harvest House, (Boulder, Colorad, USA)(poster)
  • 年月日: 20080330-0402
• [学会発表] Open boundary condition for particle simulation of collisionless driven reconnection (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Ohtani and Ritoku Horiuchi
  • 学会等名: The US-Japan Workshop on Magnetic Reconnection
  • 発表場所: Zampamisaki Royal Hotel (Okinawa, Japan)(oral)
  • 年月日: 20080303-06
• [学会発表] Dynamics of magnetic dissipation region in collisionless driven reconnection in open system (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Ohtani, Ritoku Horiuchi, Wendell Horton
  • 学会等名: 20th International Conference on Numerical Simulation of Plasmas
  • 発表場所: Renaissance Arboretum Hotel (Austin, TX, USA)(poster)
  • 年月日: 20071010-12
• [学会発表] Improved boundary model for particle simulation of collisionless driven reconnection in an open system (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Ohtani, Ritoku Horiuchi
  • 学会等名: US-Japan Simulation Science Workshop
  • 発表場所: Renaissance Arboretum Hotel (Austin, TX, USA)(oral)
  • 年月日: 20071008-09
• [学会発表] 開放系無衝突駆動リコネクションにおける散逸領域形成のダイナミックス (2007)
  • 著者名/発表者名: 大谷寛明, 堀内利得, W.Horton, 李斌, 森高外征雄, 宇佐見俊介, 田光江
  • 学会等名: 日本物理学会 第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス(北海道)(oral)
  • 年月日: 20070921-24
• [学会発表] Three dimensional particle simulations of driven magnetic reconnection (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Ohtani, R. Horiuchi, and W. Horton
  • 学会等名: 2007 International Sherwood Fusion Theory Conference
  • 発表場所: Loews Hotel (Annapolis, MD, USA)(poster)
  • 年月日: 20070423-25
• [備考]
  • URL: http://www-fps.nifs.ac.jp/ohtani/