九州大学-研究者情報 [藤澤彰英 (教授) 応用力学研究所核融合力学部門]

統合観測システムで解き明かす乱流プラズマの構造形成原理と機能発現機構
2017.04～2022.03, 代表者：藤澤彰英, 九州大学応用力学研究所および極限プラズマ研究連携センター, 九州大学応用力学研究所および極限プラズマ研究連携センター
プラズマは自然界の至る所に存在し、核融合などこれからの革新的技術の基盤となっています。そのプラズマの構造やダイナミクスを決定しているのが乱流です。特に、核融合を目指したプラズマの磁場閉じ込めの研究では乱流は特性を決めるものとして半世紀以上にわたって国際的に研究されてきました。その結果、今、プラズマ乱流の新しい見方が提案され革新的な時代を迎えています。それは、乱流プラズマ中に存在するスケールの違った揺らぎの結合が大域相関を生み局所的な揺らぎを同調させ、プラズマの特性を決めているとするものです。本研究の目的は、この仮説に基づいて、乱流プラズマの本質に迫り、その構造形成や機能発現の原理を解明することです。.

非平衡極限プラズマ全国共同連携ネットワーク計画
2013.04～2023.03, 代表者：有川節夫, 九州大学, 九州大学
プラズマの主要研究領域、乱流、光、機能の領域を融合し、基礎から応用までの新しい学問領域を開拓する九大を中心とした学術機関連携によるネットワーク研究計画。マスタープラン2014重点27課題に採択されている。.

乱流プラズマの動的応答と動的輸送の総合研究
2009.04～2014.03, 代表者：伊藤早苗, 九州大学, 九州大学
国際熱核融合実験炉（ITER）における核燃焼プラズマの実現に向けて、プラズマの高性能化と制御を目指しプラズマ乱流と構造の詳細研究が世界中で活発に行われている。近年の研究により、帯状流やストリーマーといったメゾスケールの揺動が微視的揺動と共存し、乱流輸送を規定する、という描像が確立しつつある。この描像により、磁場閉じ込めプラズマで広く観察される、拡散的輸送より圧倒的に速いプラズマの構造あるいは輸送の変化を説明できる可能性がある。プラズマ燃焼の制御のためには輸送のダイナミックな変動を制御する必要があり、そのために動的輸送応答の理解が強く求められている。本研究では、従来の「線形・局所的・決定論的」描像を「非線型揺動・大域的・確率的」描像へと拡張すべく、乱流と乱流輸送研究の枠組みを改革する事を目標とする。「プラズマ乱流物理学」を一段と深く進展させ、動的・大域的な輸送現象のモデルを形成し、磁場閉じ込めプラズマの動的輸送現象を解明し、ITER等の燃焼制御法の確固たる基盤を提供する。.

研究業績

主要著書

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主要原著論文

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1.	Akihide Fujisawa, Turbulence in Toroidal Plasma, Proceedings of the 12th Asia Pacific Physics Conference, Article No. 015005, 2014.04, A new paradigm for plasma turbulence has been made; plasma turbulence is regarded as nonlinear　system of drift waves and their generated structures, zonal flows, streamers, and large scale modes.　New paradigm provides ways to clarify unsolved problems in magnetically confined plasma, for　example, confinement improvement, nonlocal transport, isotope effect, and so on. Identification of　these structures should contribute to establishing the first principle laws of transport. Full scale measurement covering the whole plasma is essential for further understanding of plasma turbulence in　laboratory experiments. Special toroidal device should be made for further physical understanding　of turbulence..
2.	Fujisawa, Akihide, Experimental studies of mesoscale structure and its interactions with microscale waves in plasma turbulence, PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION, 10.1088/0741-3335/53/12/124015, 53.0, 12.0, Article No. 124015, 2011.12, The modern view of plasma turbulence has been established due to the discovery of zonal flows and other structures which drift-waves generate, and contributes to exploring new manners of understanding turbulence-driven transport and structural formation in magnetized plasmas and astronomic objects. This paper presents the recent development of laboratory experiments, in particular, for drift-wave turbulence which have advanced understanding and have made the paradigm shift. The topics include the discovery of mesoscale structures, such as zonal flows and streamers, the recent development of analyzing techniques to quantify the couplings between different scale structures and methods to elucidate energy transfer direction, and turbulence transport and barrier formation. Finally, future experiments are suggested for establishing the first-principle laws of turbulence transport and structural formation..
3.	Inagaki, S.; Tokuzawa, T.; Itoh, K.; Ida, K.; Itoh, S. -I.; Tamura, N.; Sakakibara, S.; Kasuya, N.; Fujisawa, A.; Kubo, S.; Shimozuma, T.; Ido, T.; Nishimura, S.; Arakawa, H.; Kobayashi, T.; Tanaka, K.; Nagayama, Y.; Kawahata, K.; Sudo, S.; Yamada, H.; Komori, A., Observation of Long-Distance Radial Correlation in Toroidal Plasma Turbulence, PHYSICAL REVIEW LETTERS, 10.1103/PhysRevLett.107.115001, 107.0, 11.0, 0.0-0.0, Article No. 115001, 2011.09, This Letter presents the discovery of macroscale electron temperature fluctuations with a long radial correlation length comparable to the plasma minor radius in a toroidal plasma. Their spatiotemporal structure is characterized by a low frequency of similar to 1-3 kHz, ballistic radial propagation, a poloidal or toroidal mode number of m/n = 1/1 (or 2/1), and an amplitude of similar to 2% at maximum. Nonlinear coupling between the long-range fluctuations and the microscopic fluctuations is identified. A change of the amplitude of the long-range fluctuation is transmitted across the plasma radius at the velocity which is of the order of the drift velocity..

主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等

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1.	藤澤彰英, メゾスケールダイナモの発見と基礎過程, パリティ Vol. 24 p16 , 2009.01.
2.	藤澤彰英, はじめに (小特集　ゾーナルフローの研究の現状と展望) , プラズマ核融合学会誌, 2005.12.
3.	藤澤彰英、清水昭博, 重イオンビームプローブによるゾーナルフロー研究I (小特集　ゾーナルフローの研究の現状と展望) , プラズマ核融合学会誌, 2005.12.
4.	藤澤彰英, おわりに (小特集　ゾーナルフローの研究の現状と展望) , プラズマ核融合学会誌, 2005.12.
5.	藤澤彰英, プラズマを操る（科学啓発教育とプラズマの世界）, プラズマ核融合学会誌, 2003.06.
6.	藤澤彰英, トロイダルプラズマの径電場分岐性と時空間パターンの形成について, プラズマ核融合学会誌, 2000.04.

主要学会発表等

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Akihide Fujisawa, 永島芳彦, 稲垣滋, Tomography as a Diagnostic Tool for Plasma Turbule, European Physical Society, Conference on plasma physics, 2016.07, Plasma turbulence consists of micro-scale fluctuations (such as drift waves), meso-scale structures, such as zonal flows and streamers and macroscale fluctuations generated from the background micro-scale fluctuations. The modern view shows that these elemental fluctuations and structure should interact nonlinearly with each other to maintain the dynamics structure of the turbulent plasma (Nucl. Fusion 49 (2009) 013001). Therefore, further systematic understanding of turbulent plasma requires superior experimental observations that can cover the whole plasma with fine resolution to identify the fluctuations from micro- to macroscale.
One of such diagnostics able to realize such requirements is computed tomography (CT) for plasma emission. For measuring the turbulence structure with CT, a large number of spatial channels are necessary to resolve such fine structure in space and time, comparable to ion Lamor radius and drift wave frequency, respectively. Therefore, the proposed tomography system should need to have a sufficient number of the detectors to identify plasma local turbulence with a sufficient spatial resolution. A prototype of such diagnostics has been made in a linear plasma device, PANTA. The system is equipped with four sets of 132 detectors that can catch the different energy photons in visible, infra-red regimes for observing all plasma regions different in temperature and density. Recently, the tomography system has succeeded in providing the first results of local turbulence for the whole regions of the plasma [1]. The paper reports the obtained results of the two dimensional global measurement of the local turbulence with tomography and discusses the future application. This work is supported by the Grant-in-Aids for Scientific Research (No. 23246162) and the Grant-in-Aids for Scientific Research (No. 21224014).
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Akihide Fujisawa, Experimental studies of mesoscale structure and its interactions with microscale waves in plasma turbulence, European Physical Society 38th COnference on Plasma Physics, 2011.06, プラズマ乱流はプラズマ・核融合分野において、磁場閉じこめに関わる重要な学術テーマである。この分野において、従来プラズマ乱流はドリフト波の集合体として扱われていたの対して、ドリフト波と帯状流として捉える新しい考え方が主流となっている。この新しいパラダイムの実現に寄与した実験研究を帯状流や帯状磁場の発見を中心として概説する基調講演をヨーロッパ物理学会プラズマ分科会にておこなった。.

その他の優れた研究業績

2017.02, 非平衡極限プラズマ全国共同連携ネットワーク研究計画のマスタープラン2017重要課題２8に採択される。.

2014.02, 非平衡極限プラズマ全国共同連携ネットワーク研究計画のマスタープラン2014重要課題２７に採択される。.

学会活動

所属学会名

日本物理学会

プラズマ核融合学会

学協会役員等への就任

2021.04～2022.03, 日本物理学会, 日本物理学会論文賞選考委員.

2017.04～2018.03, 日本物理学会, 領域２　若手賞審査委員委員長.

2022.04～2023.03, 日本物理学会, 日本物理学会論文賞選考委員長.

2018.04～2021.03, 日本物理学会, 代議員.

2018.04～2020.03, プラズマ核融合学会九州山口沖縄支部会, 監査.

2016.06～2018.05, プラズマ核融合学会, 九州沖縄山口支部会　支部長.

2014.06～2016.05, プラズマ核融合学会, 九州沖縄山口支部会　庶務幹事.

2015.04～2016.03, 日本物理学会, 領域２　代表.

2014.04～2015.03, 日本物理学会, 領域２　副代表.

学会大会・会議・シンポジウム等における役割

2018.12.02～2018.12.02, 日本学術会議公開シンポジウム　「新しい国際単位系 (SI) 重さ、電気、温度、そして時間の計測と私たちの暮らし」, 座長（Chairmanship）.

2016.03.19～2016.03.22, 日本物理学会, 座長（Chairmanship）.

2016.11.24～2016.11.27, プラズマ核融合学会, 座長（Chairmanship）.

2014.11.18～2014.11.21, プラズマカンファレンス2014, 座長（Chairmanship）.

2014.06.10～2014.06.13, APTWG, 座長（Chairmanship）.

2014.03.27～2014.03.30, 日本物理学会, 座長（Chairmanship）.

2013.10.02～2013.10.04, Hモードワークショップ, 座長（Chairmanship）.

2013.09.25～2013.09.28, 日本物理学会, 座長（Chairmanship）.

2011.11.22～2012.11.25, Plasma Conference 2011, 座長（Chairmanship）.

2013.03.26～2013.03.29, 日本物理学会, 座長（Chairmanship）.

2012.11.27～2012.11.30, プラズマ核融合学会, 司会（Moderator）.

2010.08.30～2010.08.31, QUEST研究会.

2015.07.30～2016.07.29, 第11回核融合エネルギー連合講演会プログラム委員会, 第11回核融合エネルギー連合講演会プログラム委員会委員.

2013.09.25～2013.10.26, 物理学会, シンポジウム座長.

2013.09.25～2013.09.28, 物理学会, 座長.

2011.07.04～2011.07.05, Workshop on electric Fields, turbulence and self-organization in magnetized plasmas, International Advisory Board.

学会誌・雑誌・著書の編集への参加状況

2012.12～2020.12, Plasma and Fusion Research, 国際, 編集委員.

2011.08～2015.12, Plasma Physics and Controlled Fusion, 国際, 編集委員.

2010.12～2011.12, PFR Special Issue(20th International Toki Conferenceプロシーディングス）, 国際, 編集委員.

2010.02～2011.01, PFR Special Issue (19th International Toki Conference プロシーディングス）, 国際, 編集委員.

学術論文等の審査

年度	外国語雑誌査読論文数	国際会議録査読論文数	合計
2019年度	5		5
2018年度	2		2
2017年度	4		4
2016年度	3		3
2015年度	10		10
2014年度	9		9
2013年度	16		16
2012年度	13	0	13
2011年度	12	1	13
2010年度	12		12
2009年度	14		14

その他の研究活動

海外渡航状況, 海外での教育研究歴

Congress Palace, Spain, 2010.09～2010.09.

外国人研究者等の受入れ状況

2018.04～2018.04, EuroFusion, Holland.

2009.11～2009.12, 2週間以上1ヶ月未満, University of Science and Technology of China, China, 日本学術振興会.

受賞

プラズマ核融合学会論文賞, プラズマ核融合学会, 2013.12.

日本物理学会論文賞, 日本物理学会, 2012.03.

仁科記念賞, 仁科記念財団, 2011.12.

平成22年度科学技術分野の文部科学大臣表彰科学技術賞, 文部科学省, 2010.04.

第26回井上学術賞, 財団法人　井上科学振興財団, 2009.12.

JPSJ注目論文, 日本物理学会, 2007.02.

プラズマ・核融合学会論文賞受賞, プラズマ・核融合学会, 2000.11.

研究資金

科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)

2017年度～2021年度, 特別推進研究, 代表, 統合観測システムで解き明かす乱流プラズマの構造形成原理と機能発現機構.

2011年度～2013年度, 基盤研究(A), 代表, ２次元乱流ダイナミクス観測のための多波長超多点観測法の開発.

2010年度～2010年度, 基盤研究(S), 分担, 乱流ﾌﾟﾗｽﾞﾏの動的応答と動的輸送の統合研究.

2006年度～2008年度, 基盤研究(B), 代表, パーソナルコンピュータクラスターを用いたトロイダルプラズマの乱流と構造の解析.

2003年度～2005年度, 基盤研究(B), 代表, ２台の重イオンビームプローブによるトロイダルプラズマの構造とダイナミクスの研究
平成１５年度—平成１７年度　基盤B.

2000年度～2002年度, 基盤研究(B), 代表, 重イオンビームを用いた多点同時観測による電位構造変化の研究.

競争的資金(受託研究を含む)の採択状況

2017年度～2019年度, LHD計画共同研究, 代表, 磁場閉じ込めのための先進乱流計測および解析法の開拓
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学内資金・基金等への採択状況

2011年度～2011年度, P&P(Cタイプ), 代表, 国際キャリアパス拠点とe-Scienceを基軸とした国際研究教育の先進化.

九大関連コンテンツ

pure2017年10月2日から、「九州大学研究者情報」を補完するデータベースとして、Elsevier社の「Pure」による研究業績の公開を開始しました。

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QIR　九州大学学術情報リポジトリシステム情報科学研究院

応用力学研究所


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