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Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。
本講では、核融合エネルギーの全体像とその基礎となるプラズマ物理及び核融合炉工学の理解を目指す。
授業の前半には、プラズマの基本的振る舞い、磁場中での荷電粒子の軌道、粒子的側面（衝突や拡散）、流体的側面などプラズマ物理学の基礎を概説したのち、プラズマ閉じ込めのための磁場構造、プラズマの平衡と安定性、プラズマ輸送など、核融合プラズマの閉じ込めに関する物理を解説する。
授業の後半では、核融合を実現するための応用技術として、プラズマ加熱、プラズマ計測、材料科学、核融合炉システムの概要を解説する。
・講義に関連する情報、講義資料、レポート課題及び小テスト問題は、すべてGoogle Classroomに掲示する。受講を希望する学生は必ずGoogle classroomに登録すること。
・講義は、対面で行う。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
The aim of this course is to develop a comprehensive understanding of fusion energy. In the initial part of the course, fundamental concepts of plasma physics will be introduced, emphasizing plasma behaviors such as charged particle motions, collisional effects, and fluid dynamics. Moreover, the basics of fusion plasma will be elucidated, building upon principles of plasma physics. This section will encompass topics like magnetohydrodynamic equilibrium, stability of fusion plasma, and plasma transport. In the latter half of the course, various applications toward fusion energy will be explored, including plasma heating, diagnostics, materials science, and fusion reactor systems.
• All essential information, lecture notes, report assignments and small tests will be posted on Google Classroom.
• Lectures will be conducted in person.
地球の高度約９０〜５００ｋｍの領域を占める電離圏・熱圏、その外側に広がるプラズマ圏、太陽風・惑星間空間へつながる磁気圏を対象とし、場・粒子・波動に対する観測とその物理を講義・演習の形で詳説する。特に、磁気圏ならびに電離圏の生成、構造、およびその変動について示し、太陽風との相互作用によって生じる磁気圏の構造やそのダイナミクス、電離圏変動について学ぶ。
This exercise course covers physical properties of the environment around the Earth from ionosphere/thermosphere (90-500 km) to plasmasphere/magnetosphere and beyond. In particular, the environment of the magnetosphere/ionosphere during both quiet and disturbed periods and their relation with the solar wind variations will be studied.
宇宙空間のプラズマや粒子、電磁場に関わる物理とその計測法の理解は、太陽・惑星・衛星の多様な電磁環境や変動を理解し、正しくその特徴を把握するために重要である。この授業では、宇宙空間のプラズマの波動や粒子の特徴とその直接計測や、電波のリモートセンシングによる電磁環境計測の基礎と応用を論じ、宇宙空間のプラズマ現象の理解に必要な能力を得ることを目的としている。加えて、電磁波や電磁場計測に基づく惑星表層～内部の探査・解析手法についても紹介する。
Due to significant expansion of the geophysics in the last century, the space plasma physics became to be one of the major scientific interest of our planet. This lecture on the space plasma physics introduces basic physical processes of the space plasma surrounding the Earth, planets, satellites and also the sun, and various measurement and evaluation methods for plasma waves, particles and electro-magnetic fields by using spacecraft and remote sensing from the ground. In addition, this lecture also introduces some techniques for exploration inside planets and satellites using electromagnetic waves and fields.
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１．目的
宇宙空間プラズマ，核融合プラズマ，電気推進機プラズマなど多様なパラメータ領域で観測される電磁流体現象を理解するために、電磁流体としてのプラズマ現象について理解を深め、電磁流体加速の原理や宇宙推進技術への応用、核融合プラズマ閉じ込めなど、プラズマエネルギーの基礎から応用までの総合的な理解をえる。
２．概要
流体の基礎方程式から、電磁的な効果を加えた電磁流体力学について紹介すると共に、プラズマの集団的な挙動や電磁流体波、衝撃波など多様なパラメータ領域で観測される電磁流体現象に関して講義する。
３．達成目的等
この授業では，主に以下のような能力を修得することを目的とする。
・プラズマの集団現象を司る基礎パラメータの理解
・電磁流体としてのプラズマの基礎方程式
・特徴ある電磁流体現象の理解
・プラズマの電気推進や核融合応用に関する理解
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In order to understand the electromagnetic fluid phenomena observed in various parameter regions in space plasmas, fusion plasmas, and electric propulsion devices, the lecture aims to deepen the understanding of plasma phenomena as an electromagnetic fluid and to obtain a comprehensive understanding of plasma energy from basics to applications, such as the principle of electromagnetic fluid acceleration and application to space propulsion technology, and confinement of fusion plasma.
From the basic equations of fluids, we will introduce magnetohydrodynamics with electromagnetic effects, and give lectures on the collective behavior of plasma and magnetohydrodynamic phenomena observed in various parameter regions such as electromagnetic fluid waves and shock waves.
The main purpose of this class is to acquire the following abilities.
・ Understanding the basic parameters that govern the collective phenomena in plasmas
・ Basic equation of plasma as electromagnetic fluid
・ Understanding of characteristics of electromagnetic fluid
・ Understanding of electric propulsion and fusion application
最先端の核融合工学の現状と課題を理解することを目的とする。
講義は、前ITER機構長の多田教授を含めた量子科学研究開発機構と核融合科学研究所の講師による講義も実施し、理解を深める。
クラスコード ：gq4ucyf
The purpose is to understand the current status and challenges of cutting-edge fusion engineering.
Lectures will also be given by lecturers from the National Institute for Quantum Science and Technology and the National Institute for Fusion Science, including former ITER Director Professor Tada, to deepen understanding.
Class code: gq4ucyf
荷電粒子の運動からプラズマのマクロな運動、さらにプラズマ波動論にいたる宇宙空間プラズマ物理学の基礎を体系的に理解することを目的とする。
This lecture covers the basic scheme of plasma physics including the motion of charged particles, micro-physics of plasma and its theoretical background, and electrostatic/electromagnetic plasma waves.
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本講義は，機能性流体におけるプラズマ流と電磁応答流体の基礎と応用について講義する．
プラズマ流は，熱，光，圧力，化学種，荷電粒子，電界など，様々な刺激を生体に与える。この作用を利用したプラズマ医療工学の基礎と応用を，流体工学，プラズマ工学，生体工学の各視点から論じる。また，輸送現象，プラズマ生成現象，生体反応現象について，流体計測法，プラズマ計測法，生体反応計測法といった計測手法と共に講義し，各現象の相互作用について理解する。また，プラズマ医療工学を通して，人類が直面する健康問題の現状と将来についてや生命とプラズマの関わりについて考える．
また，特異な物性をもつ熱プラズマと呼ばれる１万度を超える高温の流体の基礎的な物理を学習し，アーク溶接・プラズマ溶射・ナノ粒子大量生成プロセスといった熱プラズマ応用プロセスについての知識を得ることを通して，流体・熱・物質輸送の種々の現象が重畳する工学プロセスを理解・設計できる素地を養う．
さらに，電磁場下で機能性を発現する電磁応答流体である磁性流体，MR流体，ER流体，イオン液体について，それら流体の機能性発現機構を物理化学的立場から理解し，それらの機能性を利用した工学的先進応用として環境・エネルギー応用および航空宇宙応用を中心に概説する．
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This lecture gives a lecture on plasma flow and electromagnetical response fluids in functional fluids.
Plasma flow is capable of generating heat, light, pressure, chemical species, charged particles and electric field and can stimulate cells/tissues. This course includes phenomena of transport, plasma generation and biological responses for plasma medicine and those measurement methods. Finally, we discuss about present and future of human healthcare and how we control diseases such as pandemic infection through plasma medicine, and we also discuss about relationships between living things and plasma.
The fundamental physics of thermal plasma which is high-temperature fluid over 10,000 K with unique properties is discussed as well. The widely ranging knowledges of thermal plasma applications such as arc welding, plasma spraying, and nanoparticle mass-production are given. Those contents support to gain the abilities of understanding and designing various engineering processes with fluid, heat and mass transfers.
Furthermore, this lecture offers fundamental knowledge on electro-magnetic filed responsive fluids such as magnetic fluid, magneto-rheological (MR) / electro-rheological (ER) fluid, or ionic liquid to understand the mechanism of exhibiting their functionalities under electro-magnetic field from the physico-chemical point of view. The cutting-edge industrial applications of these electro-magentic field responsive fluids will be provided especially in the field of environmental, energy and aerospace engineering.
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
我々の日常生活を支えている電気の３０パーセントは、原子力のエネルギーである。また、人の命を守るレントゲン写真機は、量子現象を利用したものである。電子・原子核・原子がおりなす量子現象の応用技術は、日常製品から、医療、宇宙開発まであらゆる分野で用いられている。空想から科学に実現する量子サイエンスを理解するために必要な基礎知識とその理解を得る。
２．概要
量子サイエンスは、電子・原子核・原子など物質を構成する粒子の本質、それらがおりなす現象、および、これらの人類のための応用を追及した学問である。電子・原子核・原子がどのようにできたかは、宇宙の創成にまで遡る。そして、物質からヒトまで、量子現象およびその応用と密接に関係している。さらに、原子力開発、宇宙開発などの巨大科学は、これらの知識のもとに展開される。これらの概要を系統的に説明する。
３．達成目標等
この授業では、電子・原子核・原子と自然との関わりについての基礎的知識とその現象の工学応用の広さを理解する能力を修得することを目標とする。
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https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
1. Purpose
The applications of quantum science and technology have contributed to the development of the modern society significantly by making our dreams a reality. Nuclear energy contributes to approximately 30 percent of the electricity supply; X-ray radiography is indispensable in medical fields. In this course students learn fundamentals of the quantum science and technology necessary for studying in the Course of Quantum Science and Energy Engineering.
2. Summary
This course provides the general overview of the quantum science and technology as well as related topics including the Big Bang, nuclear power and space developments. Subsequently laboratories belonging to the Course of Quantum Science and Energy Engineering explain their research fields.
3. Goal
Students are expected to gain fundamental knowledge on electrons, nuclides, and atoms, and their characteristics used in various engineering applications.
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
原子力エネルギーシステムを学ぶ上で必要な放射線と放射能、原子力エネルギー発生の基本を学ぶと共に、エネルギーシステムにおける放射線と物質の相互作用を理解することで、安全性や廃棄物について理解する上で必要な基礎を理解することを目的とする。
核燃料は原子炉のエネルギーと中性子の発生源である。核燃料の種類やその基本特性を学ぶとともに、原子炉特有の運転環境で使われる燃料被覆管や構造材料について、その基本特性と製造及び加工法、原子炉での使用中における中性子と材料の相互作用による性質変化の基礎過程とそれによる特性の劣化について学ぶ。また核燃料サイクルや構造材料を含む廃棄物管理などの基本概念についても説明する。
同様に核融合反応によるエネルギーを利用する核融合炉についても、放射線と材料との相互作用と物理・化学的特性変化、安全性と廃棄物取り扱いなどについても学ぶ。
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The goal of this course is understanding of basic properties of various materials which consist of nuclear power systems including fission and fusion power reactors. This course will provide concise introduction of radiation and radioactivity, nuclear reactions for energy systems, interaction between radiation and materials, safety of nuclear systems and radioactive wastes.
Following topics will be introduced.
Types of nuclear fuels and their basic properties, fabrication and manufacturing process.
Fuel clad and structural materials of fission reactors, fabrication and manufacturing process.
Degradation process during reactor operation period caused by neutron irradiation.
Base of interaction between energetic particles and materials through energy transfer by collisions.
Waste management of the nuclear materials.
Materials of fusion reactor : fabrication and manufacturing processes, material properties, degradation process, safety and waste management.