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

2014 年度 実績報告書

• 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, 教授 (60300729)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 温度揺動 / 輸送 / 乱流 / 計測

研究実績の概要

本研究課題では、磁場閉じ込めプラズマの閉じ込めを劣化させるイオン/電子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、電位揺動に加えイオン/電子温度揺動を計測する。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、ストリーマやゾーナル流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。本研究は、(1) 温度勾配不安定性励起実験法の確立、(2) 温度揺動計測法の確立、(3) 温度勾配不安定性駆動輸送の評価、という要素から構成される。これまでイオン温度勾配不安定性に関する研究が進展し、その候補となる揺動の観測が行われてきた。本年度は検証のため揺動の同定を試みるとともに、特に(3)に関連して揺動が駆動する熱輸送の評価に注力し、電子温度揺動の観測を基に熱流束を評価した。対流的熱流束と伝導的熱流束を分離して評価する事に成功した。対流的熱流束の方が伝導的熱流束よりも大きい事が観測された。また、揺動を制御する目的でエンドプレートバイアス実験を行った。ストリーマが生ずるプラズマにて、エンドプレートに+50V印可した場合、ドリフト波が減衰し、ストリーマ構造が壊れ、イオン反磁性方向に伝搬する波が成長する事が明らかになった。この際、このイオン反磁性方向に伝搬する揺動は内向きの対流的粒子束を駆動している。揺動が駆動する熱流束や粒子束の評価はトロイダルプラズマのコア領域では困難であり、本研究で、対流的および伝導的熱流束をそれぞれ分離して評価できた事は意義のある成果である。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Test of the Telegraph Equation for Transport Dynamics in Plasma (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Inagaki, K. Itoh, S.-I. Itoh, Y. Kosuga, M. Lesure, N. Kasuya
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 10 ページ: 1203002 1-2
  • DOI: 10.1585/pfr.10.1203002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of Non-Linear Mode Coupling During End-Plate Biasing Experiment in PANTA (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Kin, T. Yamada, S. Inagaki, H. Arakawa, Y. Nagashima, N. Kasuya, A. Fujisawa, K. Nakanishi, H. Kono, T. Mizokami, M. Sasaki, M. Lesur, Y. Kosuga, K. Itoh and S.-I. Itoh
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 10 ページ: 3401043 1-4
  • DOI: 10.1585/pfr.10.3401043
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Study of Non-linear Coupling of Fluctuations at Long Distance in LHD (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Inagaki, T. Tokuzawa, T. Kobayashi, S.-I. Itoh, K. Itoh, K. Ida, A. Fujisawa, S. Kubo, T. Shimozuma, N. Tamura, N. Kasuya, H. Tsuchiya, Y. Nagayama and the LHD Experiment Group,
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 54 ページ: 114014 1-6
  • DOI: 10.1088/0029-5515/54/11/114014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] End plate biasing experiments in linear magnetized plasmas (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, S. Inagaki, T. Kobayashi, Y. Nagashima, T. Mitsuzono, Y. Miwa, K. Nakanishi, H. Fujino, M. Sasaki, N. Kasuya, M. Lesur, Y. Kosuga, A. Fujisawa, S.-I. Itoh, K. Itoh
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 54 ページ: 114010 1-5
  • DOI: 10.1088/0029-5515/54/11/114010
  • 査読あり
• [学会発表] プラズマ熱輸送ダイナミクスへの電信方程式モデルの適用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 稲垣滋, 伊藤公孝, 伊藤早苗, 小菅祐輔, Maxime Lesur, 佐々木真, 糟谷直宏
  • 学会等名: 第70回日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] PANTAにおけるエンドプレートバイアス時の構造形成の変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田琢磨，稲垣滋，金史良，荒川弘之，永島芳彦，甲野輝，溝上高明，中西康介，糟谷直宏，佐々木真，Maxime Lesur，小菅佑輔，藤澤彰英，伊藤公孝，伊藤早苗
  • 学会等名: 第70回日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] PANTAにおけるエンドプレートバイアス時の揺動の動的応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金史良、山田琢磨、稲垣滋、荒川弘之、永島芳彦、糟谷直宏、藤澤彰英、佐々木真、Maxime Lesur、小菅佑輔、伊藤公孝、伊藤早苗
  • 学会等名: 第70回日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 磁化プラズマ装置PANTAにおける揺動駆動熱流束の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西康介，稲垣滋, 小林達哉, 伊藤早苗, 伊藤公孝
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部第18回支部大会
  • 発表場所: 九州大学 筑紫キャンパス
  • 年月日: 2014-12-20 – 2014-12-21
• [学会発表] PANTAにおけるエンドプレートバイアス時のプラズマ乱流の非線形結合の観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金史良、山田琢磨、稲垣滋、荒川弘之、永島芳彦、糟谷直宏、藤澤彰英、佐々木真、Maxime Lesur、小菅佑輔、伊藤公孝、伊藤早苗
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部第18回支部大会
  • 発表場所: 九州大学 筑紫キャンパス
  • 年月日: 2014-12-20 – 2014-12-21
• [学会発表] 先進プラズマ乱流計測が描く新乱流輸送像 (2014)
  • 著者名/発表者名: 稲垣滋
  • 学会等名: plasma conference 2014
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] プラズマ計測におけるマイクロ波周波数コムの活用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 稲垣滋、徳澤季彦, 伊藤公孝, Maxime Lesur, 山田琢磨, 永島芳彦，荒川弘之, 藤澤彰英，糟谷直宏, 佐々木真，小菅佑輔, 伊藤早苗
  • 学会等名: plasma conference 2014
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] Evaluation of Non-Linear Mode Coupling During End-Plate Biasing Experiment in PANTA (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Kin, T. Yamada, S. Inagaki, H. Arakawa, Y. Nagashima, N. Kasuya, A. Fujisawa, K. Nakanishi, H. Kono, T. Mizokami, M. Sasaki, M. Lesur, Y. Kosuga, K. Itoh and S.-I. Itoh
  • 学会等名: 24th International TOKI Conference
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-07
• [学会発表] Dynamic Method to Study Turbulence and Turbulence Transport (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Inagaki, K. Ida, S.-I. Itoh, K. Itoh, T. Tokuzawa, N. Tamura, S. Kubo, T. Shimozuma, K. Tanaka, H. Tsuchiya, Y. Nagayama, T. Kobayashi, N. Kasuya, M. Sasaki, A. Fujisawa, Y. Kosuga, K. Kamiya, H. Yamada, A. Komori and LHD experiment group
  • 学会等名: IAEA 25th Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Saint Petersburg, Russia
  • 年月日: 2014-10-13 – 2014-10-18
• [学会発表] Simultaneous Multi-point Measurement of Multi-Scale Fluctuations in LHD (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Inagaki, T. Tokuzawa, K. Ida, K. Itoh, N. Tamura, T. Shimozuma, S. Kubo, T. Kobayashi, A. Fujisawa, S.-I. Itoh, H. Yamada and LHD Experiment Group
  • 学会等名: 4th Asia Pacific Transport Working Group International Conference
  • 発表場所: Kasuga, Japan
  • 年月日: 2014-06-10 – 2014-06-13
• [学会発表] Streamer and Nonlinear Coupling with Turbulence (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, S. Inagaki, T. Kobayashi, Y. Nagashima, Y. Miwa, K. Nakanishi, M. Sasaki, N. Kasuya, M. Lesur, Y. Kosuga, A. Fujisawa, S.-I. Itoh, K. Itoh
  • 学会等名: 4th Asia Pacific Transport Working Group International Conference
  • 発表場所: Kasuga, Japan
  • 年月日: 2014-06-10 – 2014-06-13
  • 招待講演
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://tokusui.riam.kyushu-u.ac.jp/Itoh_Lab/home.html