核融合エネルギーの実現に向けて、超高温プラズマの閉じ込めに関する物理研究・工学研究が進展しています。核融合プラズマでは乱流やゾーナルフロー、高エネルギー粒子、プラズマを覆う周辺磁場構造といった多彩な現象が複雑に絡み合っており、閉じ込めを支配するこれらの現象のメカニズム解明やその制御は、核融合炉実現の加速や革新的な閉じ込めを発見する鍵となります。

ゾーナルフロー形成の促進によって乱流が抑制された3次元プラズマ
図中の色はプラズマの乱れや流れの強さを示しており、矢印の方向に強いゾーナルフローが形成されている
（数理計画手法による理論計算の一例）

　上記を見据え、本研究活動ではプラズマの非線形性やゾーナルフローなどの構造形成を組み入れた新概念に基づくプラズマ閉じ込め実験装置の設計を進め、世界初の乱流が抑制された革新的な3次元磁場配位の創成と実証を目指します。これらの研究を通して、核融合プラズマの学理のさらなる深化と体系化を推進します。

　この研究計画は核融合プラズマの新しいサイエンスを拡げるとともに、次世代の自己点火核融合炉を想定し得る炉心プラズマを探求します。磁場を伴うプラズマ乱流は、材料プロセッシングや宇宙推進技術、さらには、宇宙天気予報や恒星・惑星の進化にも深く関わる現象であることから、精密なプラズマ実験や理論研究から得られる多彩な科学知見・膨大なデータを通して、他の科学領域や産業・医療分野との連携研究も推進します。

　研究計画を着実に推進するためのフロントローディングとして、主に3つの準備研究を推進しています。

1. 閉じ込め磁場配位創成研究
   • 非線形性や構造形成を組み入れた最適化因子やモデル・数値探索手法などの構築により、新たな3次元磁場配位の
     創成研究を推進
   • 磁場配位創成研究の体系化やその有効性の実験実証を目的に、閉じ込めプラズマ実験装置の配位を決定
   
   
2. 高温超伝導導体開発研究
   • 強磁場化による閉じ込め特性の向上や高電流密度による装置のコンパクト化の可能性を目指して、大型の高磁場
     マグネットに適用可能な高温超伝導導体の開発研究を推進
   • 上記の成果を基に、将来の実験装置などへの適用可能性を評価
   
   
3. 大型ヘリカル装置（LHD）計画による検証研究
   • 磁場配位創成に用いる理論モデルの予備検証をLHD実験において推進するともに、LHDプラズマの性能向上に寄与
   • プラズマ-壁相互作用過程等がプラズマ閉じ込め特性に及ぼす影響を装置設計へと反映
   • 乱流や構造形成の理解を可能とする高解像度・精密計測装置を開発

　この研究計画は、LHD計画が終了した後に行う、新しい装置を用いた核融合科学研究所のプロジェクトの一つと位置付けられます。2030年代前半の実験開始を目標としています。研究計画の科学的意義を広く認めてもらうため、日本学術会議のマスタープラン2023に申請する予定です。

• 核融合科学研究所 大型ヘリカル装置計画
• 核融合科学研究所 数値実験炉研究プロジェクト
• 核融合科学研究所 核融合工学研究プロジェクト
• 準軸対称ヘリカル装置実験研究　NSJP (NIFS-SWJTU Joint Project)
• 日本学術振興会研究拠点形成事業 磁場の多様性が拓く超高温プラズマダイナミクスと構造形成の国際研究拠点形成（PLADyS）
• 科研費特別推進研究 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（PLATO project）