名古屋大学，日本原子力研究開発機構，核融合科学研究所を中心とする研究グループは，スーパーコンピュータ「京」を用いた研究によって，核融合プラズマ中に存在する幅広いスケールにおよぶ乱流間の相互作用－「マルチスケール相互作用」のメカニズムを明らかにした（ニュースリリース）。

磁場閉じ込め型核融合炉は，超伝導コイルにより作り出す強力な磁場を利用して，1億度超の高温・高圧の電離気体（プラズマ）を閉じ込めることで，核融合反応を引き起こし，そのエネルギーを取り出そうという試みで，国際協力の下で盛んに研究開発が進められている。

プラズマ中で生じる乱流は，プラズマの閉じ込め性能を劣化させてしまうため，乱流現象の機構解明が重要な研究課題となっている。核融合プラズマ乱流に関して，これまで，イオンが作る乱流と電子が作る極微細な乱流は相互作用しないというスケール分離の仮定に基づいた研究が行なわれてきた。

研究グループは，スーパーコンピュータ「京」をフル活用することで，イオンが作る乱流と電子が作る乱流が混在する複雑なプラズマ乱流の振る舞いを正確にシミュレーションすることに初めて成功した。

その結果，イオンが作る乱流による電子の極微細な渦の引きちぎりや，電子が作る乱流によるイオンの層流状流れの減衰といった，マルチスケール相互作用の存在を突き止めた。さらに，これらの相互作用が，プラズマの閉じ込め性能に影響を与えうることを明らかにした。

この研究の成果は，従来のスケール分離の仮定が成立しない状況をシミュレーションで示したプラズマ物理学上の発見であるとともに，核融合炉におけるプラズマ閉じ込め性能の評価・予測の進展に大きく貢献するものだとしている。

関連記事「原研，核融合炉に必要な出力を長時間維持できるプラズマ加熱用マイクロ波源を開発」「光創成大ら，核融合燃料をレーザで2000万度に加熱」「NINSら，プラズマ流れを堰止める新たな機構を分光により発見」