学部後期課程
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最終更新日：2025年4月21日
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プラズマ物理学
プラズマ物理学
Plasma Physics
プラズマとは荷電粒子の集合である。各粒子は磁場、電場の中で複雑な軌道を描くだけでなく、電場と磁場を自ら生成し相互作用する。粒子の集合は衝突、拡散によって熱平衡状態に近づこうとするが、高温で閉込めのよい系は、衝突、拡散が小さく、熱平衡状態からはるかに離れたところにある。プラズマ物理学の基本概念を述べるとともに、身の回りから天体にいたるまでのプラズマを紹介する。
Plasma is a group of charged particles. Not only they are affected by electric and magnetic fields, but also they generate the fields. While they tends to relax to an equilibrium state through collisions, they often stay at a state far from the equilibrium. As a result, plasma shows very compicated phenomena. In the lecture, the basics of plasma physics are explained.
Plasma is a group of charged particles. Not only they are affected by electric and magnetic fields, but also they generate the fields. While they tends to relax to an equilibrium state through collisions, they often stay at a state far from the equilibrium. As a result, plasma shows very compicated phenomena. In the lecture, the basics of plasma physics are explained.
時間割／共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
0515058
FSC-PH4D30L1
プラズマ物理学
江尻 晶
金曜1限
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講義使用言語
日本語、英語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
可
開講所属
理学部
授業計画
1. 様々なプラズマ /Various plasmas
1.1 様々なプラズマ /Various plasmas
1.2 プラズマを特徴づける量 /Parameters to characterize a plasma
1.3サハの熱電離平衡 /Saha's thermal ionization equilibrium
1.4 衝突時間 /Collision time
1.5 電気抵抗 /Resistivity
1.6 プラズマ中のスケール /Scales in plasma
1.7 デバイ遮蔽 /Debye shield
2. 単一粒子の軌道 /Single particle orbit
2.1サイクロトロン運動、ラーマ運動 /Cyclotron motion, Larmor motion
2.2 各種のドリフト /Various drifts
2.3 ミラー配位と断熱不変量 /Mirror configuration and adiabatic invariant
2.4 種々の磁場配位と粒子軌道 /Various magnetic configurations and particle orbit
3. 衝突と拡散 /Collison and diffusion
3.1 衝突時間 /Collision time
3.2 電気抵抗 /Electrical resistivity
3.3拡散とランダムウォーク /Diffusion and random walk
3.4 拡散係数と閉じ込め時間 /Diffusion coefficient and confinement time
4.電磁流体としてのプラズマ /Plasma as a electromagnetic fluid
4.1 電磁流体方程式 /Magnetohydrodynamic (MHD) Eq.
4.2 MHD方程式のまとめ /Summary of MHD Eqs.
4.3抵抗の役割と磁力線の凍結 /Role of resistivity and frozen-in magnetic field
4.4 MHD発電，MHD加速 /MHD electric power generation, MHD acceleration
4.5 磁気再結合 /Magnetic reconnection
5. 平衡と安定性 /Equilibrium and stability
5.1 プラズマの圧力と磁場の圧力 /Plasma and magnetic pressures
5.2円柱プラズマの平衡 /Equilibrium of cylindrical plasma
5.3 トーラスプラズマの平衡 /Equilibrium of torus plasma
6. 不安定性 /Instabilities
6.1 不安定性の分類 /Classification of Instabilities
6.2不安定性の例 /Examples Instability
6.3 交換不安定性の成長率の導出 /Derivation of growth rate of the interchange instability
6.4 トマカクにおける良い曲率、悪い曲率/Good and bad curvatures in tokamak
7.プラズマ中の波 /Waves in plasma
7.1 波動の分類と取り扱い方 /Classification of waves approach
7.2 電磁場中の粒子の運動 /Particle motion in electromagnetic field
7.3 誘電率と誘電テンソル /Permittivity and dielectric tensor
7.4 屈折率と分散式 /Refractive index and dispersion formula
7.5分散式の解と様々な波 /Solution of the dispersion formula and various waves
8. 波と粒子の相互作用 /Wave-particle interaction
8.1 ランダウ減衰 /Landau damping
8.2 トランジットタイム減衰 /Transit time damping
8.3 サイクロトロン減衰 /Cyclotron damping
9. プラズマ物理と核融合 /Plasma physics and nuclear fusion
授業の方法
Slide show
成績評価方法
期末筆記試験またはレポート（未定）
Term-end exam or report (TBD)
教科書
特になし
参考書
「プラズマ物理入門」F.F.Chen、内田袋二郎訳、丸善 (1977)
「プラズマ物理の基礎 」宮本健郎、朝倉書店 (2014)
「プラズマ理工学入門」高村秀一、 森北出版 (1997)
「プラズマ物理・核融」宮本健郎、東京大学出版会 (2004)
履修上の注意
特になし
