乱流プラズマの動的応答と動的輸送の統合研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21224014
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 伊藤 早苗 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70127611)
• 研究分担者: 居田 克巳 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (00184599) ; 伊藤 公孝 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (50176327) ; 稲垣 滋 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (60300729) ; 糟谷 直宏 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (20390635) ; 小菅 佑輔 九州大学, 高等研究院, 助教 (00700296) ; 佐々木 真 九州大学, 応用力学研究所, 助教 (70575919) ; 永島 芳彦 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (90390632) ; 藤澤 彰英 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (60222262) ; 矢木 雅敏 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 那珂研究所, グループリーダー (70274537) ; レシュール マキシム 九州大学, 伊藤極限プラズマ研究連携センター, 助教 (90644534)
• 連携研究者: 福山 淳 京都大学, 大学院工学研究科, 教授 (60116499) ; 山田 琢磨 九州大学, 基幹教育院, 准教授 (90437773)
• 研究期間 (年度): 2009-05-11 – 2014-03-31
• キーワード: プラズマ乱流 / 乱流輸送 / 多スケール乱流 / 動的時空応答 / 勾配と流束の関係 / ドリフト波乱流 / 位相空間乱流

研究概要

磁場閉じ込めプラズマの乱流と構造の時空応答を研究し、大域的・動的輸送関係を探求した。熱流と温度勾配の関係が単純な拡散的関係ではなく、加熱入力の履歴を反映したヒステリシスを伴うことを発見した。数十年来の描像を覆す画期的な成果である。物理機構解明のため、新たに速度空間の熱力学的な力を考案・導入し、乱流輸送理論の枠組みを拡張した。揺動塊の大域的移動の理論と実験を進展させた。プラズマサイズ程度の長波長揺動も発見した。基礎プラズマ実験装置PANTAを活用し、時空不均一で局在した非線形過程の観測や電場を通じた揺動制御に成功した。今後のプラズマ物理研究の中心テーマを提示した。

研究成果

• [雑誌論文] End plate biasing experiments in linear magnetized plasmas (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, S. Inagaki, 11名, S.-I. Itoh, 1名
  • 雑誌名: Nucl. Fusion 巻: 54 (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] How is turbulence intensity determined by macroscopic variables in a toroidal plasma? (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Inagaki, 2名, S.-1. Itoh, 他15名
  • 雑誌名: Nucl. Fusion 巻: 53 ページ: 113006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversal of Intrinsic Torque Associated with the Formation of an Internal Transport Barrier (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ida, 8名
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 111 ページ: 055001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal Structures of Edge Limit-Cycle Oscillation before L-to-H Transition in the JFT-2M Tokamak (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kobayashi, K. Itoh, 2名, S.-1. Itoh, 6名
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 111 ページ: 035002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of Low-Intermediate-High Confinement Transitions in Toroidal Plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Cheng, 1名,K. Itoh, 8名, S.-1. Itoh, 9名
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 110 ページ: 265002
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Thermodynamical Force in Plasma Phase Space that Controls Turbulence and Turbulent Transport (2012)
  • 著者名/発表者名: S.-1. Itoh and K. Itoh
  • 雑誌名: Sci. Rep 巻: 2 ページ: 860
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of Ion Thermal Diffusivity Inside a Magnetic Island in JT-60U Tokamak Plasma (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ida, 3名
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 109 ページ: 065001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Long-Distance Radial Correlation in Toroidal Plasma Turbulence (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Inagaki, 3名, S.-1. Itoh, 16名
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 107 ページ: 115001
  • 査読あり
• [雑誌論文] 乱流プラズマ-構造形成、選択則、動的応答と動的輸送- (2010)
  • 著者名/発表者名: 倒藍呈苗
  • 雑誌名: J. Plasma Fusion Res 巻: 86 ページ: 334-370
• [雑誌論文] Observation of Quasi-Two-Dimensional Nonlinear Interaction in aDrift-Wave Streamer (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, S.-1. Itoh, 9名
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 105 ページ: 225002
  • 査読あり
• [学会発表] Investigation of Essential Nonlinear Processes in Plasma Turbulence (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagashima
  • 学会等名: 第40回プラズマ物理に関するヨーロッパ物理学会
  • 発表場所: エスポー、フィンランド
  • 年月日: 2013-07-04
  • 招待講演
• [学会発表] Towards an Emerging Understanding of Nonlocal Transport (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ida
  • 学会等名: 第24回IAEA核融合エネルギー会議
  • 発表場所: サンディエゴ、米国
  • 年月日: 2012-10-09
• [学会発表] Fluctuation with Long Range Correlation and Coupling with Plasma Turbulence in Toroidal Plasma (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Inagaki
  • 学会等名: 第39回プラズマ物理に関するヨーロッパ物理学会及び第16回国際フ.ラズマ物理学会議
  • 発表場所: ストックホルム、スウェーデン
  • 年月日: 2012-07-05
  • 招待講演
• [学会発表] Frontier Physics of Extremely non-Equilibrium Plasmas (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Itoh
  • 学会等名: プラズマコンフェレンス2011
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] Experimental studies of mesoscale structure and its interactions with microscale waves in plasma turbulence (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Fujisawa
  • 学会等名: 第38回フ.ラズマ物理に関するヨーロッパ物理学会
  • 発表場所: ストラスブルグ、仏
  • 年月日: 2011-06-29
• [図書] Modern Plasma Physics, Vol.l Physical Kinetics of Turbulent Plasmas (2010)
  • 著者名/発表者名: P. H. Diamond, S.-1. Itoh, K. Itoh
  • 総ページ数: 417
  • 出版者: Cambridge University Press (Cambridge,UK)
• [備考]
  • URL: http://tokusui.riam.kyushu-u.ac.jp/S/home.html