Винтовая неустойчивость
Cтраница 2
Винтовая неустойчивость может развиваться в тороидальных системах при наличии продольного тока, именно энергия магнитного поля тока и составляет энергетический резервуар этой неустойчивости. Однако в действительности винтовую неустойчивость не следует считать опасной, так как она сравнительно легко стабилизируется наложением сильного продольного магнитного поля, когда начинает выполняться критерий Шафранова-Крускала. [16]
Таким образом, у пузыря нет тенденции выталкиваться обратно из плазмы. Повторяющийся процесс развития винтовой неустойчивости и проникновения пузырей в плазму может приводить к повышенной диффузии плазмы из периферийных участков шнура. [17]
 |
Зависимость тока дуги, соответствующего переходу низкочастотных колебаний приэлек-тродного участка к высокочастотным колебаниям, от расхода газа. [18] |
Данные искривления столба дуги имеют широкий спектр колебаний и обусловливают неравномерность продольного распределения тепловых характеристик дуги. При малых расходах газа появляется винтовая неустойчивость дуги, при которой дуга имеет винтообразную форму. Винтовая дута в потоке газа вращается с большей скоростью при большем расходе газа. [19]
На рис. 18 - 22 показана эволюция сечений магнитных поверхностей для вариантов IX-XIII. Согласно линейной теории в этом случае инкременты винтовой неустойчивости больше, чем для N 1, причем существенно, что большим модам соответствуют большие инкременты и, кроме того, в развитие неустойчивости захватывается большая область. [20]
Именно в связи с этим возник вопрос об изучении динамики развития винтовой неустойчивости в случае взаимодействия нескольких мод. [21]
При этом образование пузырей должно сопровождаться возмущением магнитного поля внутри плазмы и, соответственно, дополнительным возрастанием энергии. Однако вблизи границы винтовой неустойчивости, когда В близко к нулю на границе плазмы, образование пузырей под поверхностью плазмы продолжает быть энергетически выгодным. [22]
Винтовая неустойчивость может развиваться в тороидальных системах при наличии продольного тока, именно энергия магнитного поля тока и составляет энергетический резервуар этой неустойчивости. Однако в действительности винтовую неустойчивость не следует считать опасной, так как она сравнительно легко стабилизируется наложением сильного продольного магнитного поля, когда начинает выполняться критерий Шафранова-Крускала. [23]
Применение же омического нагрева в стеллараторах было мало эффективным из-за большой длины и небольшого радиуса плазмы ( а - 5 см) в первых установках. В соответствии с критерием винтовой неустойчивости, ток омического нагрева в этих условиях не может быть достаточно большим. [24]
Гликс-ман [2] предположил, что эти колебания вызываются винтовой неустойчивостью в электронно-дырочной плазме полупроводника. На этой основе Гурвитц и Макуортер [4] теоретически и экспериментально показали, что при электрическом и магнитном полях, меньших тех, при которых происходит самовозбуждение винтовой неустойчивости, можно получить усиление внешнего возбуждения, введенного в образец. [25]
Опасной а легко развивающейся деформацией шнура в этих условиях будет такая, при которой шнур, изогнувшись но винтовой силовой линии, пролезет между силовыми линиями магнитного поля, не искривляя их. Иными словами, опасная длина волны возмущения К совпадает с шагом винтовой линии. Коротковолновые возмущения с К h оказываются стабилизированными. В прямом шнуре неограниченной протяженности длина волны возмущения ничем не лимитируется и винтовые неустойчивости будут свободно развиваться. Для тороидального шнура ( замкнутые магнитные ловушки) длина возмущения не может превышать длину тора L. [26]
Качественно ясно, что, используя подходящее сочетание вмороженного продольного поля и проводящего экрана, можно создать устойчивую плазменную конфигурацию, по крайней мере для очень хорошо проводящей плазмы с резкой границей. Детальные расчеты ( [ 85, 89, 1081; см. также [19, 109]) подтверждают этот качественный вывод и позволяют установить соответствующие количественные критерии. Оказывается существенным, чтобы внешнее продольное магнитное поле было возможно меньше, а радиус плазменного столба был порядка х / 2 или 1 / 3 радиуса экрана. При достаточно большом продольном поле вне плазмы в результате комбинации полей Bz и Вф возникают винтовые силовые линии, что способствует развитию винтовой неустойчивости, которая особенно существенна при тороидальной геометрии плазмы. Если, однако, продольное поле вне плазмы будет очень большим, то шаг винта силовой линии настолько возрастает, что на конечной длине плазменного цилиндра силовая линия сделает лишь малую часть одного оборота. При этом опять возможна устойчивость. Стабилизация с помощью сильных продольных полей, создаваемых внешними токами, используется в некоторых термоядерных установках, например в стелла-раторах. [27]
Для плотности имеются 2 предела-нижний и верхний. При малой плотности частота столкновений электронов с ионами становится недостаточной для предотвращения их перехода в режим непрерывного ускорения в продольном электрич. Ускоренные до высоких энергий электроны могут представлять опасность для элементов вакуумной камеры, поэтому плотность плазмы выбирается настолько большой, чтобы ускоренных электронов не было. С др. стороны, при достаточно высокой плотности режим удержания плазмы вновь становится неустойчивым из-за радиационных и атомарных процессов на границе плазмы, к-рые приводят к сужению токового канала и развитию винтовой неустойчивости плазмы. Верх, предел по плотности характеризуется безразмерными параметрами Му-раками MnR / Bv и Хьюгелла HnqRjBv ( здесь ср. Для устойчивого удержания плазмы необходимо, чтобы числа М и Н не превышали нек-рых критич. [28]
Согласно теории Кадомцева и Недо-спасова [34] и Ленерта. Хоха [35], аномальная диффузия связана с разделением ионной и электронной спиралей. Это приводит к возникновению азимутального электрического поля и радиального дрейфа ЕхВ, вызывающего массовый уход частиц. Экспериментальная сторона вопроса почти не имеет отношения к космической физике, но механизм неустойчивости, привлеченный для объяснения явлений, представляет большой интерес. Винтовая неустойчивость и связанная с ней желобковая неустойчивость [3, 36-38] являются примерами механизмов, посредством которых тонкая плазма может свободно уходить поперек магнитного поля, не вызывая его деформации. Подобные явления могут существенно влиять на поведение плазмы в космических магнитных полях. [29]
С некоторыми оговорками это же справедливо и для бесконечного цилиндра. Бесконечный плазменный цилиндр со спадающей к кожуху плотностью, р О, очевидным образом неустойчив относительно винтовых возмущений, поскольку в малой окрестности магнитной оси для каждой магнитной поверхности существует неустойчивое резонансное возмущение Сайдема. Для конечного же цилиндра ввиду требования периодичности (1.15) возмущений такой тривиальный вывод уже необоснован. Так как периодический цилиндр физически нереализуем, мы не ставили себе задачу построить до конца теорию его винтовой неустойчивости. В первую очередь нас интересовали качественные результаты, которые в какой-то мере справедливы и для физических торов. Вопрос же об устойчивости относительно всех мод оставлен нами открытым. [30]
Страницы: 1 2 3