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本研究はトロイダル磁場閉じ込めプラズマにおける乱流構造形成機構とその輸送への寄与の定量的理解を目的とする。乱流輸送過程の理解のためにはプラズマ中に存在する巨視的モード、メゾスケール構造、微視的乱流のダイナミクスを同時に同定することが重要で、プラズマ乱流の大域的シミュレーションから機構解明を行う。特に本研究ではヘリカルプラズマという３次元的に磁場が分布する系で、微視的乱流が自己無撞着に形成する乱流構造の様相を探る。
本年度は３次元実磁場磁場配位下での乱流という点で、数値診断の適用範囲をジャイロ運動論シミュレーションデータへと拡大した。そのため当初の計画よりも1年間研究期間を延長した。開発を進めてきた乱流計測シミュレータを、３次元平衡磁場配位を取り込んだイオン温度勾配乱流のジャイロ運動論シミュレーションデータの数値診断に適用した。ヘリカルプラズマで揺動は３次元的分布を持ち、それに対する位相コントラスト法での観測は測定視線方向に線積分された信号を与えるので、実験観測と揺動の対応が問題となる。シミュレーションで得られた揺動３次元時系列データに対して、測定視線方向線積分の効果を計算した。そして空間分解能を考慮して、密度揺動スペクトルの空間的変化をどの程度識別できるか評価した。この解析により微視的乱流の実験観測での見え方を定量的に示すことができた。
３次元簡略磁場配位下での輸送現象の物理的理解という項目についても、ヘリカルプラズマにおけるドリフト交換型モード乱流コードを用いたシミュレーションから、圧力分布応答伝播機構の理解を進展させた。最終年度に当たってこれら両者の成果を取りまとめて、当該分野で最も権威のある国際会議IAEA核融合エネルギー会議にて成果発表した。このように本研究ではプラズマ中に存在する乱流輸送現象について多様な面から確実に研究を進展させ、まとめることができた。
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