磁気揺動

磁気揺動（magnetic fluctuations）とは、磁化プラズマ中で背景磁場に重畳して生じる時間的・空間的な磁場変動成分、とりわけ乱流的な微小幅の磁場擾乱のことである。核融合研究では、磁場閉じ込めプラズマのエネルギー閉じ込めを直接左右する現象として重視されており、磁場の半径方向成分が電子の熱輸送を引き起こす「異常輸送」の主要な候補とされてきた。変動の振幅は背景磁場に対してきわめて小さく、トカマク内部での測定例では相対振幅が10⁻⁴程度以下のオーダーでありながら、電子熱拡散係数の大きさを説明しうるほどの輸送を生じうる点に特徴がある。本項では、磁気揺動の起源と駆動不安定、輸送への影響、測定法、理論・シミュレーションによる理解の現状を述べる。

性質と起源

磁気揺動は、プラズマ中を伝わる電磁擾乱として、電場の静電成分（密度揺動に対応）と対をなす概念である。磁化プラズマでは、圧力勾配や電流勾配が自由エネルギー源となり、磁場の振動・変動を自発的に励起する。変動は空間的に局在したモード構造をもち、例えばマイクロテアリングモードでは、並行電流の細片が有理磁気面の周りに局在し、平行方向の磁矢印ポテンシャル A∥ がピークとダブルピーク的な構造をもつ。こうしたモード構造は、線形固有モードとして理論・シミュレーションから予測され、実験で測定された変動スペクトルと比較される。