直線磁場プラズマ中のドリフト波乱流における波動間結合の実験的研究

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本研究では「直線磁場プラズマ中において自然励起されたドリフト波不安定性と制御可能な外場変調によるテスト波との多スケール間相互作用過程を通して非線形的に形成される乱流の構造形成機構の実験的解明を目的」として、平成20年度から平成21年度中も研究を着実に進めることができた。研究実施計画に挙げた「二つの波動エネルギー輸送関係の解明」に対して、これまでにない新しい解析手法を構築することにより実現した。これまで、エネルギー輸送関係を導くには複雑な非線形問題を解く必要があったが、今回開発した薪しい解析手法は、複数の波動間の相関係数と時間的順序を定量的に評価し、その波動間の因果関係を導出するものである。観測データの物理的解釈に踏み込む前に、客観的に因果関係を評価する有力な手法を提案したという点が高く評価され、論文が日本物理学会誌に掲載受理された。例えば、これまで複数の波動間の相関係数の導出は、多くのサンプルをアンサンブル平均した一つの関係しか導くことができなかったが、この手法により、統計的定量的に評価するため、従来の手法で導出できなかった波動間の複数個の関係を導出できる可能性がある。その為、プラズマ揺動解析の分野だけでなく、様々な波動解析の分野に貢献できる手法であると言え、非常に意義のある解析手法である。様々な乱流プラズマ揺動データにこれまで開発した手法を用いることで乱流の構造形成機構を解明することができた。また、当初の研究計画の範囲を越すものである実験研究も行うことができた。これまでほとんど実験がなされてこなかった直線磁場プラズマ装置においてのヘリコンプラズマにECRH重畳に成功した。ECRHを重畳することでヘリコンプラズマから重畳プラズマへの遷移過程を観測し、それぞれの揺動解析を行い、ECRH重畳の効果を明らかにした.