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多種イオンプラズマ中の不安定性と輸送についての多次元電磁粒子シミュレーション

多离子等离子体中不稳定性和输运的多维电磁粒子模拟

基本信息

批准号：
15740325
负责人：
樋田美栄子
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本課題では、多種のイオンが含むプラズマ中の不安定性、波動伝播、輸送等について、理論と粒子シミュレーションを用いて研究している。これまで、電流不安定性の非線形発展と少数イオン種の選択的加速、イオンバーンスタイン波の減衰などについて、成果をあげてきた。また、3次元の相対論的電磁粒子コードの開発とその高速化にも取り組んでいる。今年度は、理論解析と電磁粒子コードを用いて、低周波電磁揺動の伝播を詳しく調べ、多種イオンの存在によってエネルギー散逸が大いに促進されることを示した。まず、熱平衡プラズマ中を、磁場に対して直角方向に伝播する低周波電磁揺動のスペクトルについて理論式を導出した。多種イオンプラズマには、磁気音波モード、イオンサイクロトロンモード、重イオンのカットオフモード(重イオンのサイクロトロン周波数より少し高い周波数を持つ)の3種類のモードが存在する。重イオンのカットオフモードが、磁気音波モードに匹敵するほど振幅を持ち、電磁揺動の減衰をもたらす場合があることを見出した。次に、初期値として正弦波型の擾乱を磁場に設定し、その後の発展を電磁粒子コードを用いて調べた。1種イオンプラズマでは、擾乱は減衰しない。しかし多種イオンプラズマでは、磁気音波モードと重イオンのカットオフモードの位相混合により擾乱は初期減衰する。さらにその後も擾乱は再帰することはなく、非線形モードカップリングによって、徐々に減衰する。そして、この非線形発展の結果、多種イオンプラズマではイオンの運動エネルギーが非可逆的に増大することがわかった。

This topic is based on the instability and fluctuation of various types of のイオンがむプラズマTransport and other equipment, theoretical and particle equipment research and use. The non-linear development of current instability and the acceleration of a few selected species .また、The electromagnetic particle コードの开発とそのhigh-speed にもtakeりgroup んでいる of the 3-dimensional phase theory. This year, the theoretical analysis and application of electromagnetic particles, low-frequency electromagnetic vibration and the detailed broadcast of electromagnetic particles are discussed.べ, a variety of イオンのexistent によってエネルギーdispersion が大いにpromote されることをshow した.まず, heat balance プラズマ中を, magnetic field に対して right angle direction に伝 Broadcast する low frequency electromagnetic 揺 kinetic のスペクトルについて theoretical formula を derived した. Various イオンプラズマには, magnetic sound wave モード, イオンサイクロトロンモード、重イオンのカットオフモThere are three types of ード(heavy イオンのサイクロトロンfrequency number より小し高いfrequency number をhold つ). Heavy イオンのカットオフモードが, magnetic 気 sound wave モードに rival するほどsensitivity The width is maintained and the electromagnetic vibration is attenuated and the situation is met. Second, the initial value is the sine wave type, the disturbing magnetic field is set, and the electromagnetic particles are used to adjust the magnetic field. 1 type of イオンプラズマでは, disturbed は weakened しない.しかしvarious イオンプラズマでは, magnetic sound wave モードと重イオンのカットオフモードのphase mixing により disrupt は initial decay する. The さらにその后も disrupts the はすることはなく, the non-linear モードカップリングによって, and the Xu 々に attenuation する.そして, この non-linear development results, various イオンプラズマではイThe movement of the オンのエネルギーが non-reversible に嗗大することがわかった.