乱流プラズマの構造形成と選択則の総合的研究

平成16年度特別推進研究　研究計画 1 乱流プラズマの構造形成と選択則の総合的研究伊藤　早苗九州大学・応用力学研究所分担者伊藤公孝、藤澤彰英、福山淳矢木雅敏、河合良信、篠原俊二郎、海外研究協力者 P. H. Diamond (UCSD), K. Hallatschek (MPI PP)

2 強い必要性と背景「21世紀の科学」 LHD プラズマ宇宙天体観測核融合研究かに星雲　　　爆発的知識　　　　ダイナモ、帯状流　 ITER　　　乱流輸送プラズマと電磁場の乱流構造形成選択則プラズマによる　新機能物質応用拡大世界的機運の盛り上がり求められている　プラズマの根本的理解

目標と目的 3 現代プラズマ物理学の創成（学理の体系化）本計画の目的（プラズマ乱流の総合的研究）高温・磁化・不均一プラズマについて乱流と構造形成の機構を解明構造の遷移と選択法則を得る世界をリードする研究プラズマ乱流の多重非線形構造選択肢と遷移確率基盤一般化体系化新たに解明実現構造を与える選択則、状態の相図、寿命、次元性シミュレーション・実験　検証

4 世界をリードしてきた研究実績 ○径電場による改善閉じ込め理論 ○　プラズマの乱流輸送理論 ○　帯状流とトーラスの輸送理論創始仁科賞、IBM科学賞、フンボルト賞、他研究潮流と質的転換を生んだ径電場構造との共存線形不安定性非線形不安定性実験とシミュレーションによる検証共同研究実績：最近のレビュー論文(IoP) 径電場と改善閉じ込め；プラズマの崩壊現象；プラズマ乱流輸送；ヘリカル系の閉込改善；ダイナモとMHD理論；帯状流

プロジェクト成果　ー　大成へ 5 理論研究伊藤、伊藤、 Diamond 現代プラズマ物理学叢書構造相転移の確率統計理論乱流構造形成における　非線形分配則とダイナミクス 1.プラズマ　非線形理論シミュレーション研究矢木、福山、 Hallatschek 2.プラズマ　乱流構造飽和機構・電磁場発生法則の発見（帰納）と検証（演繹） 3.プラズマ　乱流実験学実験研究河合、篠原、藤沢核融合解析国際規範コード(ITER) 乱流輸送、構造相転移、帯状流・ダイナモの実測・検証

6 プラズマの乱流・電磁構造の理解トーラスプラズマ太陽 Solar Tachocline Transport barriers Trade wind band, Torsional oscillation [from Lang, The Cambridge Encyclopedia of the SUN] 乱流、帯状流、ダイナモ：輸送、分岐や自律的維持・・・乱流輸送や因果関係とエネルギーの配分比活動するプラズマ vs. Curieの原理 (col. Cowlingの反ダイナモ定理)

有機的に統合した推進とC&R 7 ドリフト波乱流と電場構造形成　　　検証理論理論式シミュレーション飽和振幅、相関スケールエネルギー分配比・・・検証と発見予言 HIBP LIF 実験矢木藤澤

実施体制とC&R 8 理論研究伊藤国内外研究者研究補助　参加伊藤・ Diamond 計画・成果のとりまとめ代表者分担者シミュレーション研究協力者としての参加福山矢木 Hallatschek レビューなどを通じた研究成果の集約実験研究河合・篠原藤沢 C&R 分析と意志決定研究の推進成果の発表と還流

9 計画と展望初期３年間５年間その後の展開研究方針分析・決定中間総括成果を出版現代プラズマ物理学叢書多スケール乱流と電磁場構造形成プラズマ理論物理学の体系へプラズマ乱流と構造形成・選択法則の統一へ理論とシミュレーション遷移肢と核融合燃焼プラズマへの応用（燃焼遷移）選択原理の展開　非線形理論の検証検証核融合解析国際規範コードカオス・乱流・電磁場構造形成（帯状流、ダイナモを含む）の実測実験乱流と電磁場構造形成の因果関係の検証へ自然界の構造「２１世紀の科学」流転する自然の法則

乱流プラズマの 構造形成と選択則の総合的研究