プラズマ物理

Plasma Physics

9922258

22PHZZZ306

佐々木　真

Makoto Sasaki

2026年度前期

2026年度

①First semester

金曜5限

Friday, 5th class

理学部第二部　物理学科

Department of Physics, Faculty of Science Division Ⅱ

2.00単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

プラズマを用いた核融合発電を取り巻く世界情勢は目まぐるしいものがある。2023年に日本の国家戦略が策定され、国内外で巨大なスタートアップ企業が立ち上がり、2030年にはITERにおける核融合発電の実証実験が始まる。まさに革命前夜と言うべき状況である。本講義では、核融合発電の基礎となる高温プラズマの物理に焦点を当てる。
プラズマは物質の第４状態と呼ばれ、電磁場と相互作用する荷電粒子集団からなる物質状態であり、宇宙に存在する認識可能な物質の99%以上を占める。例えば、太陽や星間ガス、地球磁気圏などで見る事ができ、半導体等の微細加工や滅菌技術などにも必要不可欠である。プラズマ中には、波動や電磁波・乱流等が自律的に励起され、構造形成や突発性、遷移現象を引き起こす典型的な非平衡解放系であり、これらの理解やその制御は現代物理学の最先端の問題の一つである。本講義では、制御核融合プラズマを題材として、その基礎的物理過程の理解から始め、最近の研究の最先端まで扱う。

本科目はディプロマポリシー２項目目に該当し、「物理学の十分な基礎学力と高度な専門知識を身につける」ことを目的とする。また、物理学科ルーブリックの評価軸２「専門学力」の項目に該当する科目である。

（１）自然界におけるプラズマがどこに見られるか説明できる。
（２）プラズマを構成する荷電粒子の振る舞いを説明できる。
（３）プラズマの流体的・運動論的性質を説明できる。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

講義では基本的な内容から説明するが、古典力学、電磁気学の知識は前提とする。解析力学や統計力学は、既習であることが望ましい。

小テストの実施　Quiz type test

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授業後はノートを使って良く復習しておくこと。講義の予習、復習をそれぞれ45分程度行うこと。

適宜指示する課題（50％）と中間試験・期末試験（50％）で評価する。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

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「プラズマ物理入門」　FrancisF. Chen (著), 内田 岱二郎 (翻訳) 　（丸善）
「プラズマ乱流輸送の基礎」　伊藤早苗, 伊藤公孝　（岩波書店）
「Introduction to Plasma Physics」 R. J. Goldston   (Tayler & Francis Group, LLC)
「Fundamentals of Plasma Physics」 P. M. Bellan  (Cambridge University Press)
「Plasma Physics」 K. Nishikawa, M. Wakatani  (Springer-Verlag)

第1回　
事前学習：以下の講義内容と関連項目について予習を行う（45分）
講義：自然界におけるプラズマと制御核融合における未解決問題
事後学習：講義内容に関する復習を行う（45分）

第2回　
事前学習：以下の講義内容と関連項目について予習を行う（45分）
講義：電磁場中の荷電粒子の運動
事後学習：講義内容に関する復習を行う（45分）

第3回　
事前学習：以下の講義内容と関連項目について予習を行う（45分）
講義：クーロン衝突
事後学習：講義内容に関する復習を行う（45分）

第4回　
事前学習：以下の講義内容と関連項目について予習を行う（45分）
講義：プラズマを扱う理論モデルの階層
事後学習：講義内容に関する復習を行う（45分）

第5回　
事前学習：以下の講義内容と関連項目について予習を行う（45分）
講義：プラズマの基礎特性
事後学習：講義内容に関する復習を行う（45分）

第6回　
事前学習：以下の講義内容と関連項目について予習を行う（45分）
講義：プラズマ中の静電波動 (1)
事後学習：講義内容に関する復習を行う（45分）

第7回　
事前学習：以下の講義内容と関連項目について予習を行う（45分）
講義：プラズマ中の静電波動 (2)
事後学習：講義内容に関する復習を行う（45分）

第8回　
事前学習：以下の講義内容と関連項目について予習を行う（45分）
講義：プラズマ中の非線形波動
事後学習：講義内容に関する復習を行う（45分）

第9回　
事前学習：第1回〜第8回の講義内容を復習する（45分）
講義：到達度評価（第1回〜第8回の講義内容）を行う
事後学習：試験の復習を行う（45分）

第10回　
事前学習：以下の講義内容と関連項目について予習を行う（45分）
講義：波動・粒子相互作用(1)
事後学習：講義内容に関する復習を行う（45分）

第11回　
事前学習：以下の講義内容と関連項目について予習を行う（45分）
講義：波動・粒子相互作用(2)
事後学習：講義内容に関する復習を行う（45分）

第12回　
事前学習：以下の講義内容と関連項目について予習を行う（45分）
講義：パラメトリック励起とモード結合
事後学習：講義内容に関する復習を行う（45分）

第13回　
事前学習：以下の講義内容と関連項目について予習を行う（45分）
講義：プラズマの輸送現象(1)
事後学習：講義内容に関する復習を行う（45分）

第14回　
事前学習：以下の講義内容と関連項目について予習を行う（45分）
講義：プラズマの輸送現象(2)
事後学習：講義内容に関する復習を行う（45分）

第15回　
事前学習：第10回〜第14回の講義内容を復習する（45分）
講義：到達度評価（第10回〜第14回の講義内容）を行う
事後学習：試験に関する復習を行う（45分）

-担当教員はこれまで核融合プラズマの乱流・構造形成の理論研究を行ってきた。その経験を活かした講義内容とした。

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なし

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