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Research Results 研究成果

ミクロな揺らぎのさらに小さい构造に迫る

ープラズマ基础実験の新展开― 2022.12.22
研究成果Technology

概要

 プラズマ中でイオンと电子がつくるさまざまな大きさの"揺らぎ"の特徴を明らかにすることは、核融合発电の実现などにおいて重要な课题です。プラズマ中の揺らぎの研究は、大型ヘリカル装置のような大规模実験装置に加え、小规模な基础実験装置でも精力的に行われています。核融合科学研究所の河内裕一特任助教、日本大学の佐々木真専任讲师、九州大学の小菅佑辅准教授、京都大学の稲垣滋教授らの共同研究グループは、九州大学の直线型基础プラズマ装置笔础狈罢础*において、従来研究されてきたイオンの运动サイズのミクロな揺らぎよりも、さらに100分の1小さい、电子の运动サイズの揺らぎの时空间构造を、世界で初めて详细に観测することに成功しました。本研究は、大规模装置では観测が困难である电子の运动サイズの揺らぎを、小规模な基础実験装置で観测可能な大きさに拡大することにより実现しました。本研究成果は、核融合研究のみならず、揺らぎに伴う宇宙プラズマの诸现象の解明にも大きく贡献することが期待されます。
 この研究成果をまとめた論文がScientific Reportsに12月12日に掲載されました。

本研究の模式図。基础プラズマ装置笔础狈罢础におけるプラズマとその中に存在する揺らぎを示している。従来の研究ではイオンスケール揺らぎの観测を行ってきた(左)。本研究では、従来の研究に比べて磁场を弱くしており、それに伴って揺らぎの大きさが拡大されている(右)。これにより、电子スケール揺らぎの観测が可能となった。(?核融合科学研究所)

用语解説

※基础プラズマ装置笔础狈罢础
九州大学応用力学研究所にある共同利用実験装置で、ヘルムホルツコイルによって均一な直線磁場を形成し、高周波によって円柱状の高密度(1019m-3)?低温(1万度)プラズマを生成している。国内唯一、世界でも有数の、プラズマ中の揺らぎの基礎研究に特化した実験装置で、超多チャンネルの電極アレイや反射計、可視光トモグラフィなどの揺らぎ計測のため多様な計測器を数多く有している。PANTAはPlasma Assembly for Nonlinear Turbulence Analysisに由来する。

论文情报

雑誌名:Scientific Reports
题名:(基础実験室プラズマにおける高波数乱流の时空间ダイナミクス)
着者名:河内裕一1、佐々木真2、小菅佑辅3,4、寺坂健一郎5、西泽敬之3,4、山田琢磨6、糟谷直宏3,4、文赞镐3,4、稲垣滋7
1 自然科学研究機構 核融合科学研究所、2 日本大学生産工学部、3 九州大学応用力学研究所、4 極限プラズマ研究連携センター、5 九州大学大学院総合理工学府、6 九州大学基干教育院、7 京都大学エネルギー理工学研究所
DOI:10.1038/s41598-022-23559-1

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