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松本 太郎; 岸本 泰明; Li, J.*
電気学会プラズマ研究会資料 (PST-05-17), p.83 - 86, 2005/03
トカマクをはじめとする磁場閉じ込めプラズマでは、さまざまな時定数及び特徴的長さを持つ乱流揺動と、それによって二次的に生成される帯状流(zonal flows)と呼ばれる層流が、多様な揺らぎの構造を形成し、輸送現象に影響を及ぼしている。このような乱流が支配する輸送の解析には、シミュレーションによる再現とともに、乱流の特性をさまざまな側面から特徴付けることが必要である。カオス時系列解析では、揺動の時系列データ含まれる乱れ(irregularity)を生じさせる原因が、誤差や衝突的統計性(ランダム)に起因するのではなく、力学系に内在する非線形性に起因するとの観点から、系の特徴づけを行う。本研究では、ジャイロ流体モデル(1,2)と呼ばれる運動論的効果を取り入れた流体モデルを用いて、微視的不安定性である電子温度勾配(ETG)モード及びイオン温度勾配(ITG)モードの3次元スラブ配位シミュレーションを行い、異なる温度勾配とそれに伴って変化する帯状流強度の下で、電場の揺動から得られる相関次元及びリヤプノフ指数の特性を示す。
松本 太郎; 岸本 泰明; Li, J.
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.6, p.597 - 600, 2004/00
トロイダルプラズマの輸送機構解明のために、近年統計力学的手法を用いた実験解析によるプラズマ乱流構造の同定が試みられている。国内のCHS及び米国のTEXTOR等の装置における計測データの解析により、プラズマが内在する自由度及び決定論的統計性が加熱手法及びプラズマの自律性(帯状流形成等)による状態変化を反映していることが明らかとなりつつあるが、統計量から乱流構造を同定するに十分な知見は得られていない。本研究では、乱流プラズマの統計量と乱流構造の関係を明らかにすることを目的として、電子温度勾配(ETG)乱流のジャイロ流体シミュレーションを行った。ETG乱流プラズマにおける電場の時系列データに対して、自己相関関数及びフラクタル次元等の解析を行い、温度勾配及び磁気シアーの変化,帯状流形成の有無等の乱流構造の変化に対する影響を系統的に明らかにした。温度勾配が強く磁気シアーが弱いため明瞭な帯状流が形成された場合、自己相関関数が0となる自己相関時間が1桁増加することが明らかにされた。これは系を支配する時定数の増大に対応する。また、帯状流形成及び磁気シアーの増大により相関次元が減少するが、これは内在する自由度の減少と対応している。さらに、乱流状態の確率密度関数において、大振幅領域にガウス型から逸脱が明らかとなった。これは間歇的に生じる大規模な熱流束と関連する可能性がある。