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松本 太郎; 徳田 伸二; 岸本 泰明; 内藤 裕志*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.5, p.523 - 526, 2002/00
近年、トカマク装置の大型化及び加熱手法の進展によりプラズマが超高温になるため、MHDモードに対してプラズマ抵抗の効果に加えて、電子の慣性及び磁場方向の電子の密度摂動などの効果が重要になりつつある。このような背景から、本研究ではトカマクプラズマにおける速いディスラプション現象の解明を目的として、電子慣性を包含するジャイロ運動論的粒子モデルを用いて、m=1無衝突キンクモード及びm=2無衝突ダブルテアリングモードの非線形シミュレーションを行っている。イオンの有限ジャイロ半径効果(
s)と電子スキン長(
e)とが同程度であるs
eのパラメーター領域において、無衝突m=1モードのシミュレーションを行った結果、非線形的に成長率が増大する結果が得られた。これは、線形成長過程では電子の慣性が支配的であるが、磁場方向の電子の密度摂動の効果によりX型の電流シート構造を形成し、モードの成長を加速させることが原因と考えられる。この現象は、従来s
eの領域ににおいて議論されていたが、今回seの領域においても生じることが明らかとなった。
松本 太郎; 徳田 伸二; 岸本 泰明; 内藤 裕志*
Earth Planets and Space, 53(6), p.565 - 570, 2001/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Geosciences, Multidisciplinary)高温プラズマは無衝突状態に近いため、オームの法則に対してプラズマ抵抗よりも、むしろ電子慣性の効果が本質的である。したがって、磁力線の再結合を伴う巨視的な電磁流体力学(MHD)的現象に対して、プラズマの粒子性に起因する運動論的効果が重要な役割を果たすことが考えられる。本研究では、トカマクプラズマで観測される鋸歯状振動における内部崩壊現象の非線形的な振る舞いを解明するために、ジャイロ運動論モデルに密度勾配の効果を考慮し、無衝突m=1内部モードのシミュレーションを行った。線形成長率及び内部崩壊過程を変化させないような小さな密度勾配が、非線形的半径方向の電場を生成し、崩壊後の振る舞いを大きく変化させることが明らかとなった。これは、磁力線方向の電子の速い運動を考慮することにより、理論的に説明される。本発表では、これらの数値トカマク実験(NEXT)研究における最新の成果を報告する。
内藤 裕志*; 松本 太郎
プラズマ・核融合学会誌, 77(6), p.549 - 552, 2001/06
プラズマ中に反平行磁場がある場合、磁気中性点において磁気再結合が生じ、磁気のエネルギーが開放される。このような磁気再結合現象は天体プラズマやさまざまな実験室プラズマにおいて幅広く観測されている。プラズマが磁力線に凍りついている理想的な状態では、磁場の変化に伴って磁力線方向の誘導電場が生じると、電子が速やかに動いてこれを打ち消すため磁気再結合は起こらないが、電子の磁場方向の運動を妨げる効果がある場合には、誘導電場が残るため磁気再結合が引き起こされる。核融合炉においては、高温であるためプラズマ抵抗は小さく、それよりもむしろ電子の有限の慣性効果が電子運動の遅延に寄与すると考えられる。本報告では、トカマクプラズマを例に挙げ、電子慣性による磁気再結合が引き起こす内部崩壊現象について、数値トカマク実験(NEXT)研究における最新の成果を交えて紹介する。
松本 太郎; 徳田 伸二; 岸本 泰明; 内藤 裕志*
Earth Planets and Space, 53(6), p.565 - 570, 2001/00
高温プラズマにおいてはプラズマの抵抗が小さいため、磁力線の再結合現象の要因として、電子慣性などのプラズマの粒子性に起因する運動論的な効果が重要な役割を演じ始めている。本研究では、プラズマ中の鋸歯状振動の内部崩壊現象の非線形的な振る舞いを解明するために、ジャイロ運動論的粒子モデルに密度勾配の効果を考慮し、運動論的m=1モードのシミュレーションを行った。その結果、密度勾配効果による径電場の成長が内部崩壊後の非線形的な振る舞いを大きく変えることが示されたが、これは磁力線方向の電子の速い運動を考慮することにより、理論的に説明される。本発表では、運動論的効果を考慮したこれら径電場の自己形成に関する理論とともに、数値トカマク(NEXT)研究における粒子シミュレーションの成果を報告する。
松本 太郎; 徳田 伸二; 岸本 泰明; 内藤 裕志*
IAEA-CN-77 (CD-ROM), 8 Pages, 2001/00
近年JT-60Uを始めとする負磁気シア配位トカマクプラズマにおいて、最小安全係数が2に達する際に、アルフベンの速いタイムスケールのプラズマ崩壊現象が観測されている。これは、プラズマが高温であるため、ダブルテアリングモードに対し、プラズマ抵抗よりもむしろ電子慣性の効果が本質的な役割を果たすためと考えられる。本研究では、このような速い崩壊現象の解明を目的として、電子慣性を包含する流体モデル及び粒子モデルを用いてダブルテアリングモードの線形及び非線形シミュレーションを行った。その結果、電子慣性により誘起された電場がアルフベンのタイムスケールで外側共鳴面より内部の分布平坦化現象(内部崩壊現象)を引き起こすことが明らかとなった。これは、JT-60U装置において観測されている速いディスラプション現象の一端を説明し得る。本発表では、数値トカマク研究におけるこれらの成果を報告する。
