プラズマ合体における自己組織化機構の解明

等离子体聚结自组织机制的阐明

• 批准号: 13J02687
• 负责人: 門脇 和丈
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J02687/
• 关键词: 磁気リコネクション; 自己組織化; 自己組化; プラズマ合体; スキャニング干渉計; 音響光学素子; スフェロマック; 球状トカマク; Sweet-Parkerモデル

昨年度までに実施した東京大学ＴＳー４装置を用いた2つの磁力管合体実験を行った。その成果をもとにして、本年度は磁力管が剛体として近似でき、合体時の磁気リコネクションが理想的な駆動型であることを仮定した簡単な理論モデルを定式化し、モデルにより計算される磁力管合体にかかる時間が、実験で得られた値と30％程度の差で一致することを確認した。モデルが非常に簡単であることから、このモデルに実プラズマの持つ圧縮性の効果や磁気張力、磁気圧力の存在による変形効果等を加えることで、より正確なモデルを定式化することが可能である。そこで磁気流体力学（ＭＨＤ）に基づいた計算モデルを用いて、2個および3個以上の複数の磁力管の合体過程をシミュレーションを行った。このシミュレーションは先に定式化した理論モデルと比較すると計算量が非常に大きいが、圧縮性や磁場による磁力管の変形効果が全て含まれている。磁気リコネクションのまさに発生するX点近傍の振る舞いをＭＨＤモデルで正確に表すにはクロージャ問題という有名な未解決問題を解決しなければならないが、本研究で用いたＭＨＤ方程式系では衝撃波による高速リコネクションが発生し、リコネクション速度を外部条件に従ってコントロールすることで、合体速度に関しては正しく扱うことができる。ＭＨＤシミュレーションにより得られた結果と、先に定式化した理論モデル、昨年度までの実験結果との合体速度を比較した。その結果、ＴＳー４装置の実験では外部の磁力管の力学的運動がインフローを駆動する際に、リコネクション領域周辺の高い磁気圧力に跳ね返されることで発生するバウンス運動が主に合体速度の瞬時値を決定していることが明らかになった。

Last year, the University of Tokyo TS-4 device was used in the second phase of the magnetic tube. This year, the results of the magnetic tube rigid body approximation, magnetic resonance system integration ideal dynamic type, the determination of the theoretical calculation, the calculation of the magnetic tube integration time, the actual difference of 30% to confirm the agreement. The effect of magnetic tension and magnetic pressure force on the deformation of the magnetic field is very simple and accurate. The basic calculation of magnetic hydrodynamics (MHD) is carried out by combining two or more magnetic tubes. The calculation quantity of the magnetic tube is very large, and the magnetic field is very compact. MHD equations are used in this study to solve the unsolved problems of high speed shock wave generation, high speed shock wave generation, and external conditions of high speed shock wave generation. The combination speed is close to the right. MHD is the first to formulate the results and compare them with the results of the previous year. As a result, the TS-4 device has been developed to determine the instantaneous value of the main body velocity of the external magnetic tube mechanical motion during the high magnetic pressure jump at the periphery of the magnetic field.

项目成果

TS-4装置における、新しいプルモードリコネクション実験

TS-4设备上的新拉模式重连实验

• 发表时间: 2014
• 作者: 門脇和丈;佐藤諒典;井通暁;小野靖
• 通讯作者: 小野靖

内部電流系トーラスを用いたコロナ質量放出模擬実験

使用内电流系统环面的电晕质量抛射模拟实验

• 发表时间: 2014
• 作者: 門脇和丈;佐藤諒典;井通暁;小野靖
• 通讯作者: 小野靖

実験室リコネクションにおける詳細な磁場・密度構造の計測

实验室重联中磁场和密度结构的详细测量

• 发表时间: 2014
• 作者: 小松麻理奈;井筒智之;大木義路;水野麻弥;門脇 和丈
• 通讯作者: 門脇 和丈

インボード側ヌル点生成を利用したリコネクション実験

使用内侧零点生成的重连实验

• 发表时间: 2014
• 作者: 門脇和丈;佐藤諒典;井通暁;小野靖
• 通讯作者: 小野靖

TS-4プラズマ合体実験における非定常リコネクション現象

TS-4等离子体合并实验中的非稳态重联现象

• 发表时间: 2013
• 作者: 吉見昭秀;遠矢嵩;飯塚浩光;荒井俊也;中川正宏;河津正人;市川幹;桐戸敬太;間野博行;黒川峰夫;千秋 元;門脇 和丈
• 通讯作者: 門脇 和丈