Research Abstract
乱流と乱流輸送を制御するプラズマ位相空間における新しい熱力学的な力
New Thermodynamical Force in Plasma Phase Space that Controls Turbulence and Turbulent Transport
2012年11月15日 Scientific Reports 2 : 860 doi: 10.1038/srep00860
乱流と乱流輸送の物理は、レイノルズ数やレイリー数に代表されるように、空間勾配が制御パラメーターを構成するというセントラルドグマをもとに展開されてきた。しかし、磁気閉じ込め装置を用いた非平衡プラズマに関する最近の実験は、加熱入力が急激に変化した後、乱流と輸送が大域的パラメーターの変動よりもきわめて速く変化することを示している。ここでは、不均一磁化プラズマにおける圧力勾配乱流の新しい理論を提案し、加熱入力が乱流に直接影響することを示す。外部からのソースが位相空間中のプラズマ揺らぎと結合して乱流に影響する新しい機構を調べた。位相空間における新しい熱力学的な力、すなわち、加熱入力密度のプラズマ圧力による導関数が、空間勾配に加えて新しい制御パラメーターの役割を果たす。その結果、乱流の変化に従って乱流輸送も変化する。この新しい効果が観測される条件も評価した。
伊藤 早苗1, 2 & 伊藤 公孝2, 3
- 九州大学 応用力学研究所
- 九州大学 伊藤極限プラズマ研究連携センター
- 自然科学研究機構 核融合科学研究所
Physics of turbulence and turbulent transport has been developed on the central dogma that spatial gradients constitute the controlling parameters, such as Reynolds number and Rayleigh number. Recent experiments with the nonequilibrium plasmas in magnetic confinement devices, however, have shown that the turbulence and transport change much faster than global parameters, after an abrupt change of heating power. Here we propose a theory of turbulence in inhomogeneous magnetized plasmas, showing that the heating power directly influences the turbulence. New mechanism, that an external source couples with plasma fluctuations in phase space so as to affect turbulence, is investigated. A new thermodynamical force in phase-space, i.e., the derivative of heating power by plasma pressure, plays the role of new control parameter, in addition to spatial gradients. Following the change of turbulence, turbulent transport is modified accordingly. The condition under which this new effect can be observed is also evaluated.
