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2015年12月11日 (15:33)

LHDで「亜臨界不安定性」を発見【メカニズムも解明】

核融合科学研究所
(土岐市下石町、竹入康彦所長)は、
九州大学応用力学研究所
(福岡県春日市、大屋裕二所長)と、
共同研究を行い、高温プラズマ中に、
突発的な「揺らぎ」が発生する現象を、
発見した。
また、そのメカニズムも解明。
核融合科学研究所の井戸毅准教授
(44歳、たけし、工学博士)らが、
核融研で、記者発表を行った。
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核融合科学研究所では、
核融合発電を実現するため、
大型ヘリカル装置(LHD)を使って、
1億度に及ぶ高温プラズマを、
『閉じ込める実験』を行っている。

【訂正】当初、
「1億度以上の高温プラズマを、」
とありましたが、LHDでは、
まだ1億度を、超えていませんでした。

井戸毅准教授らの研究グループは、
高温プラズマが引き起こす、
さまざまな音波の中で、
閉じ込めに有用と思われる揺らぎ、
『測地線音波』に注目した。
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測地線音波の揺らぎを解明するため、
LHD内の高温プラズマに、
金を使った「重イオンビーム」を入射。
出て来たイオンから、
「電位の高低(周波数)」と、
「プラズマの密度の変化」を、計測した。
「周波数」と「振幅」の動きを追ったところ、
同じ測地線音波の中に、
もともと存在している揺らぎと、
それとは別に、
突発的な揺らぎがあることを、突き止めた。
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この突発的な揺らぎは、
もともとある揺らぎと、関係があり、
もともとある揺らぎの周波数が、
80キロヘルツ(kHz)に達したときに、
40キロヘルツ(kHz)の揺らぎとして、
現れた。
突発的な揺らぎは、
わずか1000分の1秒にも満たない時間だが、
もともとある揺らぎの2倍、振幅する。
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16DSC_8382.jpg17DSC_8392.jpg18DSC_8412.jpg
これまでは、
揺らぎの発生メカニズムを説明する際、
イメージとして、
器の中でボールを転がした場合
(安定=揺らぎは成長しない)と、
山の上からボールを転がした場合
(不安定=揺らぎが成長する)のモデルで、
表そうとした。
しかし、これでは、
突発的な揺らぎが発生する仕組み、
『亜臨界不安定性』を、説明できなかった。
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そこで、井戸毅准教授らは、山頂部分が、
『カルデラ(凹地)』になったような、
モデルを考案。
このモデルで、ボールを転がした場合、
カルデラ部分にある時は、一定の振幅だが、
その大きさが、あるレベルを超えると、
坂道を転がり落ちるように、
急激な振幅が起きると、結論づけた。
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井戸毅准教授は、
「亜臨界不安定性の存在については、
これまでは、理論上のものだった。
今回、LHDで、その存在を実証できた上、
スパコンを使った、シミュレーションでも、
この現象を、再現することができた。
亜臨界不安定性が、プラズマの閉じ込めに、
良い作用となるか・悪い作用となるかは、
これからの研究。
しかし、亜臨界不安定性の解明は、
太陽フレアなどのメカニズムも解く、
指針となるだろう」と語った。
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