| 研究課題/領域番号 |
21H01056
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
比村 治彦 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (30311632)
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| 研究分担者 |
三瓶 明希夫 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 准教授 (90379066)
廣田 真 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (40432900)
稲垣 滋 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (60300729)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 正準フラックスチューブ |
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| 研究実績の概要 |
通常のプラズマはイオン群と電子群から成り立っている。一般的にプラズマは全体として電気的中性状態と考えられているが、先進プラズマ物理学ではイオン群と電子群は、それぞれ独立にイオンプラズマと電子プラズマを構成しており、それらイオンプラズマと電子プラズマが、２流体プラズマ状態を構成しているという考え方が流行してきている。プラズマに対する一般的な考え方とは異なるこの２流体状態、および、その時に磁力線の周りを回転している２流体プラズマの正準フラックスチューブへの凍結の様子を可視化するための研究を遂行してきている。今年度の研究実績は以下である。
(1) ２流体プラズマ状態は、電子プラズマの密度が10^{13} m^{-3}、リチウムイオンプラズマの密度が10^{11-12} m^{-3}を使いながら、それらプラズマをネストトラップ内で重畳することにより生成される。その際、電子プラズマは電子フィラメントの渦ダイナミクスから形成される。この渦ダイナミクスの詳細を高速度カメラでとらえることに初めて成功した。
(2) 差動剛体回転平衡をニードルで直接検出するための予備実験を高速度カメラを用いて実施した。この時のニードル影は撮影できるものの、信号量が低いためにバックグラウンドの迷光との判別をつける必要がある。そのための画像処理が必要になることが判明した。
(3) 反差動剛体回転平衡についてはPICシミュレーションによる安定性解析に着手できる環境を整えた。
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| 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
高速度カメラを購入する事ができたために、実験効率が上がっている。また、高速度カメラが従来のレンタル品より高性能のために、画像が鮮明に記録されている。実験装置のシーケンスにこの高速度カメラを組み込むことができたため、実験データ画像をその場で観察することもできるようになった。
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| 今後の研究の推進方策 |
ネストトラップを用いて２流体状態を作り出せることができるかを客観的に評価していく。具体的には、ネストトラップの中央ポテンシャル底のプラズマは剛体回転平衡に入っていると考えてよく、その中央ポテンシャル底のプラズマが、異極性のプラズマ重畳によってどのような速度プロファイルに変化するのかがポイントになる。これが剛体回転のままならば、このプラズマは正準フラックスチューブに凍結したままということになる。これを観測する方針で実験を進める。反差動回転平衡状態については、シミュレーションによる安定性解析が必要であり、国際連携で進める。
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