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2023 年度 実施状況報告書

半径方向大域光学計測を用いた、乱流フロント伝播現象の実験研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K13902
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

小林 達哉  核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (30733703)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワードプラズマ乱流 / 乱流伝播 / 位相空間乱流 / トカマク / ヘリカル
研究実績の概要

本研究の目的は、トーラスプラズマにおいて乱流伝播機構を実験的に明らかにすることである。当初予定では、九州大学のPLATOトカマク装置に新規計測器を導入し、乱流の半径方向相関を計測するという手段での目的達成を目指していた。ところが、PLATOトカマク装置の立ち上げスケジュールが遅れ、計測対象のプラズマが生成不可であるため、今年度は主にデータ解析手法の開発をおこなった。揺動イメージングデータより、プラズマの速度場を推定する「Velocimetry」手法が広く用いられている。核融合研究で従来用いられている、Particle Image Velocimetry with Orthogonal Dynamic Programing (PIV-ODP)手法と、太陽観測で用いられているLocal Correlation Tracking (LCT)のアルゴリズム比較を行い、特に計測される乱流セルの大きさが比較的大きい場合に、後者でよい結果が得られることを示した[T. Kobayashi, et al., Plasma and Fusion Research, 18, 1402058 (2023)]。位相空間に分布するプラズマ揺らぎの解析法を開発した[T. Kobayashi et al., Physics of Plasmas 30, 052303 (2023)]。位相空間揺動の計測実験手法に関するオーバービュー論文を執筆した[T. Kobayashi, Plasma and Fusion Research 18, 2402059 (2023)]。米国ジェネラルアトミクスとの共同研究により、DIII-D装置における乱流伝播機構の物理研究に関するデータ解析を行なった[T. Kobayashi et al., Physics of Plasmas 30, 032301 (2023)]。

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

当初予定であった九州大学PLATOトカマク装置への新規計測器の導入は、PLATOトカマク装置の立ち上げスケジュールにより行えなかったが、代わりにデータ解析や解析手法開発などで研究が進んだ。

今後の研究の推進方策

最終年度となる令和6年度は、PLATO装置の運転状況に合わせて計測器設計・導入及びデータ解析・解析手法開発を進める。特に、近年重要視されている速度空間揺らぎ成分の計測に、トモグラフィ手法を用いる解析の高精度化を行う。空間トモグラフィで成果を上げている九州大学のグループとの共同で、アルゴリズム開発や誤差評価手法の検討などを行う。

次年度使用額が生じた理由

九州大学のプラズマ実験装置のスケジュール変更に伴い、物品購入予定が変わったため繰越が生じた。2024年度に、旅費等に使用する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] General Atomics/University of Wisconsin - Madison(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      General Atomics/University of Wisconsin - Madison
  • [雑誌論文] A Comparison of Velocimetry Algorithms: Orthogonal Dynamic Programming Based Particle Image Velocimetry Versus Local Correlation Tracking2023

    • 著者名/発表者名
      KOBAYASHI Tatsuya、ISHIKAWA Ryohtaroh T.、NAKATA Motoki、OBA Takayoshi、KATSUKAWA Yukio
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 18 ページ: 1402058~1402058

    • DOI

      10.1585/pfr.18.1402058

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prospect for Experimental Investigation of Phase-Space Turbulence in Magnetically Confined Fusion Plasmas2023

    • 著者名/発表者名
      KOBAYASHI Tatsuya
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 18 ページ: 2402059~2402059

    • DOI

      10.1585/pfr.18.2402059

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phase-space tomography in magnetically confined plasmas2023

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi T.、Yoshinuma M.、Hu W.、Ida K.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 30 ページ: 052303

    • DOI

      10.1063/5.0146602

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prompt core confinement improvement across the L?H transition in DIII-D: Profile stiffness, turbulence dynamics, and isotope effect2023

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi T.、Yan Z.、McKee G. R.、Austin M. E.、Grierson B. A.、Gohil P.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 30 ページ: 032301

    • DOI

      10.1063/5.0137669

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Experimental progresses on understanding for global nature of confinement transition in toroidal plasmas2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      10-th Asia Pacific Transport Working Group
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Phase-space tomography as a tool for high-resolution phase-space measurement2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      7th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A new type of self-sustained divertor oscillation driven by magnetic island dynamics in Large Helical Device2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, M. Kobayashi, Y. Narushima, Y. Suzuki, K. Y. Watanabe, K. Mukai, Y. Hayashi
    • 学会等名
      IAEA Fusion Energy Conference 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] LHD 荷電交換分光計測を用いた位相空間トモグラフィのノイズ耐性2023

    • 著者名/発表者名
      小林達哉, 吉沼幹朗, 胡文卿, 居田克巳
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] 位相空間トモグラフィによる走行時間減衰の帯域観測2023

    • 著者名/発表者名
      小林達哉, 吉沼幹朗, 胡文卿, 居田克巳
    • 学会等名
      第40回プラズマ・核融合学会年会

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公開日: 2024-12-25  

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