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2012 年度 実績報告書

直線磁化プラズマにおけるイオン温度揺動の観測及び揺動駆動輸送の評価

研究課題

研究課題/領域番号 23360414
研究機関九州大学

研究代表者

稲垣 滋  九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (60300729)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
キーワードプラズマ / 乱流輸送 / 温度勾配不安定性 / イオン温度揺動
研究概要

本研究では、(1) 温度勾配不安定性を実験室プラズマ中に励起し、密度揺動、電位揺動に加え温度揺動を計測する、(2) 温度勾配不安定性が駆動する磁場を横切る粒子束と熱流束の観測、zonal flowなどの他の不安定性との非線形競合過程の同定により、温度勾配不安定性の輸送への影響を明らかにする、事を目的とする。
本研究の重要な要素は揺動の励起、計測、揺動駆動輸送の評価である。平成24年度は九州大学直線乱流プラズマ実験装置PANTAを用いて、(1)イオン温度勾配不安定性(ITG)の線形シミュレーションを行い、PANTA装置においてITGが線形不安定になる領域を明らかにし、(2)ターゲットとすべき実験条件が明らかになった。温度揺動計測に関しては、(3) イオンセンシティブプローブを開発し、イオン温度及び電子温度の径方向分布が同時に得られ、(4) 昨年度開発したconditional sampling法を用いて浮遊電位揺動に同期した電子温度揺動とイオン温度揺動の抽出に成功した。イオン温度揺動の振幅は平均値の7%程度である事が分かった。これは電子温度揺動のレベルと同程度である。また、(5)半導体レーザーを整備し、レーザー誘起蛍光法によるイオン温度の精密計測によるプローブ計測の検証及び周方向プラズマ流速計測を開始した。揺動駆動輸送に関しては揺動駆動粒子束の軸方向分布を行い、(7) 軸に沿って内向き粒子束が外向きに反転する事が明らかになった。装置全体に渡る巨視的な対流構造の存在が示唆された。
今回は散逸性ドリフト波のイオン温度揺動の計測を行ったが、成果(1)-(4)に示すようにITGについても励起及び計測の準備が完成しており、その同定が期待できる。

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

実績で示した通り、本年度で九州大学直線乱流プラズマ実験装置において、ITGの励起条件が明らかになりイオン温度揺動計測の開発が進展している。これらの理由から順調に計画通り進展していると評価できる。

今後の研究の推進方策

九州大学直線乱流プラズマ実験装置PANTAにおいてITGが励起されると予測された条件で実験を行い、イオン温度揺動を計測する。密度勾配や温度勾配への依存性や揺動の大きさ、揺動間の位相差からITGの同定と揺動励起の熱流束を観測する。並行してレーザー誘起蛍光法の開発を進め、プローブによるイオン温度計測の検証を行うとともにプラズマの周方向フローの精密測定を行う。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (14件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Configuration of Flows in a Cylindrical Plasma Device2012

    • 著者名/発表者名
      S. Oldenburger
    • 雑誌名

      Plasma Fusion Res.

      巻: 7 ページ: 2401146 1-4

    • DOI

      10.1585/pfr.7.2401146

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Electron Temperature Fluctuations Using a Conditional Technique2012

    • 著者名/発表者名
      S. Yamada
    • 雑誌名

      Plasma Fusion Res.

      巻: 7 ページ: 2401133 1-3

    • DOI

      10.1585/pfr.7.2401133

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time Evolution of Power Spectrum Density in Spontaneous Transition in Cylindrical Magnetized Plasma2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 雑誌名

      Plasma Fusion Res.

      巻: 7 ページ: 2401054 1-5

    • DOI

      10.1585/pfr.7.2401054

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observations of Intermittent Structures in the Periphery of a Cylindrical Linear Plasma in PANTA2012

    • 著者名/発表者名
      N. Ohyama
    • 雑誌名

      Plasma Fusion Res.

      巻: 7 ページ: 1201025 1-3

    • DOI

      10.1585/pfr.7.1201025

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of particle flux in a cylindrical magnetized plasma2012

    • 著者名/発表者名
      S. Oldenburger
    • 雑誌名

      Plasma Phys. Control. Fusion

      巻: 54 ページ: 055002 1-9

    • DOI

      10.1088/0741-3335/54/5/055002

    • 査読あり
  • [学会発表] Spatiotemporal Structure of Flow in PANTA2013

    • 著者名/発表者名
      S. Inagaki
    • 学会等名
      68th Annual Meeting of the Physical Society of Japan
    • 発表場所
      Hiroshima
    • 年月日
      20130324-20130329
  • [学会発表] Evaluation of excitation conditions of ITG modes in the linear device PANTA2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Miwa
    • 学会等名
      68th Annual Meeting of the Physical Society of Japan
    • 発表場所
      Hiroshima
    • 年月日
      20130324-20130329
  • [学会発表] Observation of Flow Structure and Reynolds Stress in Magnetized Plasmas2013

    • 著者名/発表者名
      S. Inagaki
    • 学会等名
      68th Annual Meeting of the Physical Society of Japan
    • 発表場所
      Hiroshima
    • 年月日
      20130324-20130329
  • [学会発表] Development of magnetic probes in PANTA2012

    • 著者名/発表者名
      T. Yamashita
    • 学会等名
      16th Assembly of Kyushu-Okinawa-Yamaguchi Branch, Japan Society of Plasma Science and Fusion Research
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      20121222-20121223
  • [学会発表] Evaluation of Electron Temperature Fluctuation on PANTA2012

    • 著者名/発表者名
      S. Yamada
    • 学会等名
      16th Assembly of Kyushu-Okinawa-Yamaguchi Branch, Japan Society of Plasma Science and Fusion Research
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      20121222-20121223
  • [学会発表] PANTA におけるイオン温度揺動計2012

    • 著者名/発表者名
      S. Yamada
    • 学会等名
      29th Annual Meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      20121127-20121130
  • [学会発表] PANTA における磁気プローブの開発2012

    • 著者名/発表者名
      T. Yamashita
    • 学会等名
      29th Annual Meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      20121127-20121130
  • [学会発表] Evaluation of excitation conditions of ITG modes in PANTA device2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Miwa
    • 学会等名
      22nd International Toki Conference
    • 発表場所
      Toki
    • 年月日
      20121119-20121122
  • [学会発表] Three-dimensional measurement of plasma fluctuations in the PANTA2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      2012 Autumn Meeting of the Physical Society of Japan
    • 発表場所
      Yokohama
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] Development of a novel Reynolds stress probe array with high spatial resolution in PANTA2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Nagashima
    • 学会等名
      2012 Autumn Meeting of the Physical Society of Japan
    • 発表場所
      Yokohama
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] Three-dimensional measurement of plasma turbulence structures2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi
    • 学会等名
      Frontier Conference of Plasma Science
    • 発表場所
      Toki
    • 年月日
      20120806-20120808
  • [学会発表] Progress towards understanding of dynamical interactions between global fields and turbulence nonlinear force in laboratory plasma2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Nagashima
    • 学会等名
      EFTSOMP 2012, Workshop on Electric Fields, Turbulence and Self-Organisation in Magnetized Plasmas
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      20120709-20120710
  • [学会発表] Global measurement of Reynolds stress in cylindrical linear plasmas2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Nagashima
    • 学会等名
      39th European Physical Society Conference on Plasma Physics, 16th International Congress on Plasma Physics
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      20120702-20120706
  • [学会発表] Fluctuation with Long Range Correlation and Coupling with Plasma Turbulence in Toroidal Plasma2012

    • 著者名/発表者名
      S. Inagaki
    • 学会等名
      39th European Physical Society Conference on Plasma Physics, 16th International Congress on Plasma Physics
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      20120702-20120706
  • [備考] 九州大学 研究者情報 稲垣滋

    • URL

      http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K003094/index.html

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公開日: 2014-07-24  

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