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 矢木雅敏、河合良信、篠原俊二郎、 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 矢木雅敏、河合良信、篠原俊二郎、 伊藤公孝、藤澤彰英、福山淳 海外研究協力者 P. H. Diamond (UCSD), K. Hallatschek (MPI PP)

強い必要性と背景 「21世紀の科学」 宇宙天体観測 核融合研究 プラズマと 電磁場の プラズマによる 新機能物質 乱流構造形成 選択則 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 現代プラズマ物理学の創成（学理の体系化） 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 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 実現構造を与える選択則、 状態の相図、寿命、次元性 新たに解明 シミュレーション・実験　検証

世界をリードしてきた研究実績 創始 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 4 ○　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 線形不安定性 との共存 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 理論研究 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 シミュレー ション研究 プロジェクト成果　ー　大成へ 5 理論研究 伊藤、伊藤、 Diamond 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 現代プラズマ物理学叢書 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 乱流輸送、構造相転移、帯状流・ダイナモの実測・検証 核融合解析国際規範コード(ITER)

プラズマの乱流・電磁構造の理解 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 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 理論 実験 ドリフト波乱流と電場構造形成 検証 シミュレーション 飽和振幅、相関スケール 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 国内外 研究者 C&R 計画・成果の とりまとめ 代表者 分担者 8 理論研究 シミュ レーション 実験研究 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 福山 研究協力者としての参加 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

計画と展望 「２１世紀の科学」 流転する自然の法則 初期３年間 ５年間 その後の展開 現代プラズマ物理学叢書 理論と シミュレーション 実験 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 理論と シミュレーション プラズマ乱流と構造形成・ 選択法則の統一へ 遷移肢と 選択原理の展開　 核融合燃焼プラズマへの応用（燃焼遷移） 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