JIFT（核融合理論共同研究組織） の 考察 と コメント（乱流）

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1 JIFT（核融合理論共同研究組織） の 考察 と コメント（乱流）
ＪＩＦＴ検討会 平成１９年１月１７日　核融合科学研究所 JIFT（核融合理論共同研究組織） の 考察 と コメント（乱流） 岸本泰明 京都大学大学院エネルギー科学研究科

2 核融合に関わる「プロジェクト」と「学術」の相補性
ま と め 核融合に関わる「プロジェクト」と「学術」の相補性 プラズマの学術性を中心に据えた分野創生型・ 情報発信型の企画 1970 1990 2000 2010 2020 Magnetic reconnection Self-organization Bootstrap current Gyro-kinetics／DNS turbulence and zonal flow ITER プラズマ基本概念（記述法） のための学術研究 多極分散 集中型研究 双方向研究 Multi-scale concept ITER に向けた集中型研究 (ITPA, BA ….) Numerical Tokamak/Helical Integrated code 大学・人的資源の活性化 プラズマ： 学術としての競争力 　1980 : JIFT 発足

3 磁場プラズマの揺らぎの階層構造（1） １．線形自由エネルギー源 ２．非線形自由エネルギー源 ３．異なった揺らぎ間の相互作用・干渉
複数の線形自由エネルギー源間の非線形相互作用 ２次（高次）の揺らぎと異なった自由エネルギー源の間の非線形相互作用 １．線形自由エネルギー源 ２．非線形自由エネルギー源 単一の線形自由エネルギー源からの 　 ２次（高次）の揺らぎの生成 （乱流と帯状モード・巨視的な揺らぎの共存系） Ion scale Electron scale 磁場プラズマ中の様々な揺らぎ 時定数の変化 揺らぎのトリガー 遷移・分岐ダイナミックス

4 磁場プラズマの揺らぎの階層構造（２） 実空間における揺らぎの構造と 位置関係 揺らぎの空間伝播・拡散
Ion scale Electron scale MHD 実空間における揺らぎの構造と 　位置関係 揺らぎの空間伝播・拡散 臨界領域（複数の状態の共存） 特異な輸送特性（遷移・分岐） 　　（cf. 間欠性、バースト） 微小擾乱が大きな状態変化を誘発 プラズマ分布の発展と「臨界勾配」「有理面」との交差ダイナミックス critical region profile evolution Strength of free energy

5 磁場プラズマの揺らぎの多階層研究 Effect of ITG-ZF on Double tearing mode
Ishizawa and Nakajima, PoP 14, (2007) Tearing mode (TM) and TM driven Zonal field Nishimura, Yagi et al., 　2nd Japan-Korea Workshop, August, 2007 Effect of ITG-ZF on ETG turbulence Uzawa, et al.　PFR-letter, 1, 024 (2006) Effect of mean flow on ITG-ZF generation Anderson-Kishimoto,　PoP 13, (2006) Effect of ETG driven micro-scale flows on ITG turbulence Li-Kishimoto, PRL, ’02 Generation of zonal flows due to MHD Internal Kink mode T. Matumoto, H. Haitoh, et al., Phys. Plasmas 10, 195 (2003) Generation of flow drive micro-scale secondary instability and turbulence H. Naitou et al. J. Plasma Fusion Res. 76, 778 (2000), DPP-APS (2005)

6 磁場プラズマの揺らぎの多階層研究 Total fluctuation energy :
= Turbulent part : LLS part : What is the control parameter for pattern selection ? Large fraction of ZF may change the statistical nature of turbulence. f (Vte/Ln) f (Vte/Ln)

7 [Koshyk-Hamilton, JAS, 01]
Laminar 　　flow Turbulence wave number

8 （和文）実験室および天体プラズマにおけるマルチスケール乱流ダイナミックス
JIFT 提案（但し 2007年度） （ 延期） （和文）実験室および天体プラズマにおけるマルチスケール乱流ダイナミックス （英文）Multi-scale turbulent dynamics in laboratory and astrophysical plasmas 本ワークショップは核融合を中心とした実験室プラズマや宇宙・天体プラズマにおいて問題となる異なったスケールの乱流間相互作用や帯状流や帯状磁場、ストリーマ、MHDモードなどの巨視構造に支配される乱流のダイナミックスに焦点を充て、このようなマルチスケール乱流の統計的記述やこれに起因する遷移現象や臨界現象の理論的記述に関して分野横断的な情報交換を行う。これにより、輸送障壁やL-H遷移などの理論開明が進むことが期待させる。 国内の研究者・研究グループ間で情報交換が必要 核融合科学研究所シミュレーション研究部 「多階層・マルチスケール物理を中心に据えた研究路線」 ・　石澤氏・市口氏　MHD Ｇ……、　渡辺氏、洲鎌氏、石黒氏 ・　中国研究者　…

9 Theory and Phenomenology of Zonal Flows and
JIFT 提案（但し 2009年度） US : Diamond Japan : Kishimoto, Yagi, Kusano, Ishizawa … Theory and Phenomenology of Zonal Flows and Transport Barriers in Plasmas and Planets Side-by side presentation of overview related phenomena and ideas in GFD, astrophysical fluid dynamics, and plasma physics aiming to highlight BOTH SIMILARITY and DIFFERENCE. Each set of related presentations will be follwed by critical discussion Some possible participants-a wish list: Young,Cessi,Lywellyn-Smith,Salmon, Mc Williams,Yoden,McIntyre,Tobias,Hughes,Nazarenko from fluids Fusion: Kishimoto,Diamond,Itoh,Itoh,Chen.Hahm,Lin,LI, Horton, Hahm etc

10 1. Secondary flows in geostrophic fluids and plasmas: zonal flow via
JIFT 提案（但し 2009年度） 1. Secondary flows in geostrophic fluids and plasmas: zonal flow via Rhines mechanism and via modulational instability 2. Bistability in transport-flow system:L->H transition,thermohaline convection,Venusian atmosphere. 3. Transport barriers: shearing and PV gradient mechanisms,tokamak and ozone hole 4 PV .homogenization theory for GFD and plasmas.From fluids to MHD. .. 5. Wave-flow interaction: generalized Lagrangian mean and wave kinetics 6. Self-regulation and system stability:atmospheric and ocean circulation models,tokamak operating scenarios. 7. Diffusive and non-diffusive transport and mixing in atmospheres,oceans and plasmas.