乱流プラズマの構造形成と選択則の総合的研究

1

乱流プラズマの構造形成と選択則の総合的研究

　伊藤早苗九州大学・応用力学研究所

分担者

平成 16 年度　　特別推進研究研究計画

矢木雅敏、河合良信、篠原俊二郎、

海外研究協力者P. H. Diamond (UCSD), K. Hallatschek (MPI PP)

伊藤公孝、藤澤彰英、福山淳

QuickTime˛　Ç∆TIFFÅiLZWÅj　êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ

Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ å©ÇÈÇΩÇflÇ…ÇÕïKóvÇ≈Ç∑ÅB

求められている　プラズマの根本的理解

2



宇宙天体観測

プラズマと電磁場の

乱流構造形成選択則

LHD プラズマ

かに星雲

プラズマによる　新機能物質

強い必要性と背景

ITER 　　　乱流輸送

核融合研究　　　爆発的知識　　　　ダイナモ、帯状流　

応用拡大

世界的機運の盛り上がり

「 21 世紀の科学」

目標と目的現代プラズマ物理学の創成（学理の体系化）

3

本計画の目的（プラズマ乱流の総合的研究）

高温・磁化・不均一プラズマについて乱流と構造形成の機構を解明構造の遷移と選択法則を得る

プラズマ乱流の多重非線形構造

選択肢と遷移確率基盤

実現構造を与える選択則、状態の相図、寿命、次元性

一般化

体系化新たに解明

世界をリードする研究

シミュレーション・実験　検証

世界をリードしてきた研究実績 4

○ 　径電場による改善閉じ込め理論○ 　プラズマの乱流輸送理論○ 　帯状流とトーラスの輸送理論　

仁科賞、 IBM 科学賞、フンボルト賞、他

創始

線形不安定性

研究潮流と質的転換を生んだ

との共存径電場構造非線形不安定性

実験とシミュレーションによる検証

径電場と改善閉じ込め；プラズマの崩壊現象；プラズマ乱流輸送；ヘリカル系の閉込改善；ダイナモと MHD 理論；帯状流

共同研究実績：最近のレビュー論文 (IoP)

構造相転移の確率統計理論

乱流構造形成における　非線形分配則とダイナミクス

飽和機構・電磁場発生法則の発見（帰納）と検証（演繹）

乱流輸送、構造相転移、帯状流・ダイナモの実測・検証

プロジェクト成果　ー　大成へ 5

理論研究

伊藤、伊藤、Diamond

シミュレーション研究矢木、福山、Hallatschek

実験研究河合、篠原、

藤沢

現代プラズマ物理学叢書

1. プラズマ　非線形理論

2. プラズマ　乱流構造

3. プラズマ　乱流実験学

核融合解析国際規範コード(ITER)

プラズマの乱流・電磁構造の理解

乱流、帯状流、ダイナモ：輸送、分岐や自律的維持・・・

乱流輸送や因果関係とエネルギーの配分比vs. Curie の原理 (col. Cowlingの反ダイナモ定理 )

トーラスプラズマ

Transport barriers



Solar Tachocline

太陽

[from Lang, The Cambridge Encyclopedia of the SUN]

6

Trade wind band, Torsional oscillation

活動するプラズマ

HIBP

LIF

7有機的に統合した推進と C&R

飽和振幅、相関スケール

エネルギー分配比・・・

理論式

予言

検証と発見

ドリフト波乱流と電場構造形成　　　検証

　　χ i=

vthiρi2

LnU2– UcU

矢木藤澤

実験

シミュレーション

理論

実施体制と C&R

計画・成果のとりまとめ

代表者分担者

実験研究


理論研究

矢木Hallatschek

福山

藤沢

河合・篠原

伊藤

伊藤・Diamond

8

分析と意志決定研究の推進成果の発表と還流

C&R

研究補助　参加

研究協力者としての参加

レビューなどを通じた研究成果の集約

国内外

研究者

計画と展望

初期３年間５年間その後の展開

理論と


実験

多スケール乱流と電磁場構造形成

選択原理の展開　

非線形理論の検証

カオス・乱流・電磁場構造形成（帯状流、ダイナモを含む）の実測

自然界の構造

核融合燃焼プラズマへの応用（燃焼遷移）

プラズマ理論物理学の体系へプラズマ乱流と構

造形成・

選択法則の統一へ

乱流と電磁場構造形成の因果関係の検証へ

検証

9

成果を出版

研究方針

分析・決定

中間総括

遷移肢と

現代プラズマ物理学叢書

核融合解析国際規範コード

「２１世紀の科学」流転する自然の法則

Documents

乱流プラズマの 構造形成と選択則の総合的研究

乱流プラズマの構造形成と選択則の総合的研究