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2015 年度 実績報告書

非平衡プラズマ物理学のための乱流計測シミュレータ研究

研究課題

研究課題/領域番号 23244113
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, ヘリカル研究部, 教授 (50176327)

研究分担者 糟谷 直宏  九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (20390635)
村上 定義  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40249967)
登田 慎一郎  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (60332186)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2016-03-31
キーワードプラズマ乱流 / 乱流輸送 / 乱流計測シミュレーター / 動的応答
研究実績の概要

本研究では、乱流計測シミュレータが、大域的非線形ダイナミクスの本質的な過程を見いだすための研究方法論となる事を実証し、非平衡プラズマの物理に新しい進展をもたらすことを目指している。
平成27年度は最終年度であり、全体計画に沿って研究をとりまとめた。
乱流計測シミュレータによる動的輸送応答実験観測への寄与を取りまとめ、実験観測に具体的に適用した。位相イメージコントラスト法と呼ばれる乱流計測法について検討した。通常、視線積分のデータをもとに実空間分布が推定されているが、推定の誤差(曖昧さ)が通常信じられているより大きいことを示し、乱流の解釈に基軸を示した。また、プラズマの大域的な非平衡ダイナミックスについて考察を深め、通常はミクロ・メゾ・マクロと分離されて議論されている物理過程が、スケールの差を超えて直接相互作用するクロススケールの考え方も示した。この成果を、輸送界面や速度空間構造と乱流輸送の相互作用の研究へと統合し、その結果、通常は滑らかと仮定されている分布に細かな凹凸が自律的に生まれ、それが大域的な輸送現象に大きな影響を与えることを示した。さらに、H-モード輸送障壁のスケーリング則を導いている。乱流の塊の間欠的移送についても、観測可能性を前年度までに示し、具体的な観測も先導した。先進データ解析法と実験検証では、JT-60U, JFT-2M, LHD,基礎実験装置PANTA,中国西南物理学研究所HL-2A,などの実験を対象に揺動解析国際共同作業ワークショップを開催し、結果を取りまとめた。
これらの成果を5th Asia Pacific Transport Working Group (天津)、ヨーロッパ物理学会、Plasma Edge Theory国際会議(奈良)、日本物理学会、プラズマ核融合学会、国際土岐会議などで発表し、成果を取りまとめ多数の論文を出版した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 9件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 18件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] SWIP(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      SWIP
  • [国際共同研究] Culham Laboratory/Warwick University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Culham Laboratory/Warwick University
  • [国際共同研究] Aix-Marseille University/University of Lorraine(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Aix-Marseille University/University of Lorraine
  • [国際共同研究] UCSD/General Atomics(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      UCSD/General Atomics
  • [国際共同研究] Max-Planck-Institute for Plasma Physics(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max-Planck-Institute for Plasma Physics
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      3
  • [雑誌論文] On the study of higher harmonics of heat pulse propagation in the modulated-heating experiments2016

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh, S.-I. Itoh, S. Inagaki, N. Kasuya, A. Fujisawa
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 85 ページ: 014501(-1,-6)

    • DOI

      http://doi.org/10.7566/JPSJ.85.014501

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A structural bifurcation of transport in toroidal plasmas2016

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh and S.-I. Itoh
    • 雑誌名

      Plasma Phys. Control. Fusion

      巻: 58 ページ: 045017 (-1, -7)

    • DOI

      10.1088/0741-3335/58/4/045017

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Calibration of Setting of Mach Probes by Observing GAM Oscillations2016

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh, K. J. Zhao, J. Q. Dong, S.-I. Itoh, A. Fujisawa, S. Inagaki, M. Sasaki, Y. Nagashima, Y. Kosuga, J. Cheng, T. Kobayashi
    • 雑誌名

      Plasma Fus. Research

      巻: 11 ページ: 1402002(-1,-4)

    • DOI

      10.1585/pfr.11.1402002

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On the origin of steep and localized radial electric field in the transport barrier at plasma edge2016

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh, S.-I. Itoh, T. Kobayashi, K. Kamiya, T. Ido, T. Tokuzawa, S. Inagaki, N. Kasuya
    • 雑誌名

      Contrib. Plasma Phys.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1002/ctpp.201610042

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Onset condition of the subcritical geodesic acoustic mode instability in the presence of energetic-particle-driven geodesic acoustic mode2016

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh, S.-I. Itoh, Y. Kosuga, M. Lesur, and T. Ido
    • 雑誌名

      Phys. Plazmy

      巻: 42 ページ: 428-433

    • DOI

      10.7868/S036729211605005X

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Approaches to Hysteresis of Transport Relation in Toroidal Plasmas2016

    • 著者名/発表者名
      Sanae-I. Itoh, Shigeru Inagaki, J. Q. Dong, Kimitaka Itoh
    • 雑誌名

      Plasma Fus. Research

      巻: 11 ページ: 2503086(-1,-7)

    • DOI

      10.1585/pfr.11.2503086

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nonlinear excitation of subcritical instabilities in a toroidal plasma2016

    • 著者名/発表者名
      M. Lesur, K. Itoh, T. Ido, M. Osakabe, K. Ogawa, A. Shimizu, M. Sasaki, K. Ida, S. Inagaki, S.-I Itoh, and the LHD experiment group
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 116 ページ: 015003(-1,-4)

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.116.015003

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nonlinear excitation of subcritical fast ion-driven modes2016

    • 著者名/発表者名
      M. Lesur, K. Itoh, T. Ido, S.-I. Itoh, Y. Kosuga, M. Sasaki, S. Inagaki, M. Osakabe, K. Ogawa, A. Shimizu, K. Ida
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 56 ページ: 056009(-1,-14)

    • DOI

      10.1088/0029-5515/56/5/056009

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Concept of Cross-Ferroic Plasma Turbulence2016

    • 著者名/発表者名
      S. Inagaki, T. Kobayashi, Y. Kosuga, S.-I. Itoh, T. Mitsuzono, Y. Nagashima, H. Arakawa6, T. Yamada, Y. Miwa, N. Kasuya, M. Sasaki, M. Lesur, A. Fujisawa, K. Itoh
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: 22189(-1,-6)

    • DOI

      10.1038/srep22189

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ion internal transport barrier in neutral beam heated plasmas on HL-2A2016

    • 著者名/発表者名
      Yu, Deliang; Wei, Yanling; Liu, Liang; Dong, Jiaqi; Ida, Katsumi; Itoh, Kimitaka; et al.
    • 雑誌名

      Nucl. Fusion

      巻: 56 ページ: 056003(-1,-8)

    • DOI

      10.1088/0029-5515/56/5/056003

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Flux of parallel flow momentum by parallel shear flow driven Instability2016

    • 著者名/発表者名
      Yusuke KOSUGA, Sanae-I. ITOH, and Kimitaka ITOH
    • 雑誌名

      Plasma Fusion Res.

      巻: 11 ページ: 1203018(-1,-3)

    • DOI

      10.1585/pfr.11.1203018

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On the spatial structure of solitary radial electric field at the plasma edge in toroidal confinement devices2015

    • 著者名/発表者名
      Itoh, Kimitaka; Itoh, Sanae-I; Kamiya, Kensaku; Kasuya, Naohiro
    • 雑誌名

      Plasma Phys. Control. Fusion

      巻: 57 ページ: 075008 (-1, -7)

    • DOI

      10.1088/0741-3335/57/7/075008

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Contribution of Geodesic Acoustic Modes in the Limit Cycle Oscillation near H-mode Transition in JFT-2M Plasmas2015

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh, K. Kobayashi, T. Ido, S.-I. Itoh, K. Kamiya
    • 雑誌名

      Plasma Phys. Control. Fusion

      巻: 57 ページ: 092001(-1, -3)

    • DOI

      10.1088/0741-3335/57/9/092001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Parameter that Denotes Non-Equilibrium Property for Turbulent Plasmas2015

    • 著者名/発表者名
      Kimitaka ITOH and Sanae-I. ITOH
    • 雑誌名

      Plasma Fusion Res.

      巻: 10 ページ: 3401027(-1 -4)

    • DOI

      10.1585/pfr.10.3401027

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Self-regulated oscillation of transport and topology of magnetic islands in toroidal plasmas2015

    • 著者名/発表者名
      K. Ida, T. Kobayashi, T. E. Evans, S. Inagaki, M. E. Austin, M. W. Shafer, S. Ohdachi, Y. Suzuki, S.-I. Itoh & K. Itoh
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 ページ: 16165(-1,-10)

    • DOI

      10.1038/srep16165

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Simulation Study of Hysteresis in the Gradient-Flux Relation in Toroidal Plasma Turbulence2015

    • 著者名/発表者名
      Kasuya, N; Sugita, Satoru; Inagaki, Shigeru; Itoh, Kimitaka; Yagi, Masatoshi; Itoh, Sanae-I:
    • 雑誌名

      Plasma Phys. Control. Fusion

      巻: 57 ページ: 044010(-1,-8)

    • DOI

      10.1088/0741-3335/57/4/044010

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Edge plasma dynamics during L-H transition in the JFT-2M tokamak2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, K. Itoh, T.Ido, K. Kamiya, S.-I. Itoh, Y. Miura, Y. Nagashima, A. Fujisawa, S. Inagaki, K. Ida, and K. Hoshino
    • 雑誌名

      Nucl. Fusion

      巻: 55 ページ: 063009(-1,-14)

    • DOI

      10.1088/0029-5515/54/7/073017

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The effect of beta-induced Alfven eigenmode on L-I-H transitions in the HL-2A tokamak2015

    • 著者名/発表者名
      Yan, Longwen; Cheng, Jun; Dong, Jiaqi; Itoh, Kimitaka; Zhao, Kaijun; etc.
    • 雑誌名

      Nucl. Fusion

      巻: 55 ページ: 073026(-1,-7)

    • DOI

      doi:10.1088/0029-5515/55/7/073026

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] プラズマの突発現象と遠非平衡性2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤公孝
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-21
  • [学会発表] Detection of Isotope Effect via Hysteresis in Transport Relation2016

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh
    • 学会等名
      International Workshop on LHD Deuterium Experiment
    • 発表場所
      Toki, Japan
    • 年月日
      2016-02-10
    • 国際学会
  • [学会発表] 理論から乱流プラズマの諸現象(まとめ)2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤公孝
    • 学会等名
      第32回プラズマ・核融合学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2015-11-27
  • [学会発表] Introduction for motivation2015

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh
    • 学会等名
      Japan-China Joint Data Analysis Workshop
    • 発表場所
      Kasuga, Japan
    • 年月日
      2015-11-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-equilibrium and Extreme State of Plasmas2015

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh
    • 学会等名
      25th International Toki Conference
    • 発表場所
      Toki, Japan
    • 年月日
      2015-11-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Origin and structure formation of solitary electric field in the H-mode2015

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh
    • 学会等名
      15th International Workshop on H-mode Physics and Transport Barriers
    • 発表場所
      Garching, Germany
    • 年月日
      2015-10-21
    • 国際学会
  • [学会発表] スケール混合と乱流輸送構造2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤公孝
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-17
  • [学会発表] On the origin of steep radial electric field in the transport barrier at plasma edge2015

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh
    • 学会等名
      15th International Workshop on Plasma Edge Theory in Fusion Devices
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2015-09-09
    • 国際学会
  • [学会発表] On the spatial structure of solitary radial electric field at the plasma edge in toroidal confinement devices2015

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh
    • 学会等名
      The 5th Asia-Pacific Transport Working Group International Conference (APTWG 2015)
    • 発表場所
      Dalian, China
    • 年月日
      2015-06-09
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] Japan-China Joint Data Analysis Workshop2015

    • 発表場所
      九州大学 応用力学研究所
    • 年月日
      2015-11-12 – 2015-11-20

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-01-28  

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