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1、,,。29VolNo11第9卷2第1期物理学报.,Nov1980年11月ACTAPHYSICASINICA1980反常耗散对俘获粒子模的影响夏蒙琴(北京大学物理系)198。年2月7日收到提要本文分析了随机磁场和静电湍流引起的反常耗散效应对耗散俘获粒子模的影响.结果表,.明这种反常耗散效应PLT可以抑制耗散俘获电子不稳定性和耗散俘获离子不稳定性这为的实验结果提供了一种可能的解释.一、引言,在各种俘获粒子不稳定性中人们首先关心的是耗散俘获电子不稳定性与耗散俘获.〔习这离子不稳定性是因为理论上预期当托卡马克装置的温度进一
2、步提高进入俘获粒子,,.区时将会激发这些模式并可导致强烈的反常输运过程,,但是PLT装置已经使等离子体深深地进入俘获粒子区然而并未出现联系于俘获粒子2[J,,但其原因尚不十分清楚.模的输运规律这个结果是令人鼓舞的,.另一方面托卡马克中的等离子体内始终存在着比经典输运强得多的反常输运过程这对俘获粒子模会有什么影响呢?这就是本文所要讨论的问题.,.,在通常的耗散俘获粒子模中碰撞耗散起着基本的作用可以设想反常输运也可对.当这种反常耗散效应足够强时,.俘获粒子模的波场起耗散作用将会改变色散关系本,,文的结果表明反常耗散效应
3、可以抑制耗散俘获粒子不稳定性从而为PLT的实验结果提供了.一种可能的解释二、反常耗散效应.,反常输运可通过不同的方式对波发生影响粒子的零级轨道将受到随机性扰动这,会影响波与粒子之间的共振效应同时还可产生类似于有限迥旋半径效应的作用;波场中密度扰动引起的梯度将导致反常扩散过程,这也会对波的电荷平衡发生影响.本文将讨.论波场中的反常扩散效应对耗散俘获电子模和耗散俘获离子模的影响假定反常扩散过程可以近似地用一准稳态的局域的横向(即垂直于磁场方向)扩散系,,数D描写(j标志等离子体中不同的成分)则衡量反常耗散与碰撞耗散的相
4、对强度的参量为,,2,,eff.b~左ID/(1)11期夏蒙梦:反常耗散对俘获粒子模的影响1379,,.,上,,我们把乞称为反常耗散参量咬是横向波数河是有效碰撞频率横向波长越短则.二,,pp`反常耗散越强若估计受一尸(是离子平均迥旋半径)则,*。v`e、f,。亡。,`。;f.乡一。z(:)右一。;竺/(、J、己了刀矛,经常有乞七1,即反常耗散与碰撞耗散可比.因而,在实际情形中反常耗散可能起重要作用..,。。召.:D、反常扩散可起源于静电湍流这种情形中扩散是自动双极的D~记为Defe,。.,.由于热f》粉。:故有b《
5、人因此这种反常耗散将主要影响离子成分3[一5,,,。,。反常扩散还可由随机磁场引起其平均输运系数为D~0D(D是描写随机磁,..。,为平均热速度)场的参量随机磁场引起的扩散不是自动双极的在稳态的输运问,.,二由于形成了双极电场而使电子扩散降至离子扩散的水平在这种情况下D。。题中是,.,。。,标志电子热导的而扩散以D。。、衡量在一般的条件下可能有D。。>D>D。。,稳态扩散由D。决定.但在波场中,扰动电场与扰动密度梯度之间的关系与稳态输运的情形不同.在这种情形下,,,电子扩散水虽然扰动电场可与扰动密度梯度有同量级的贡
6、献但是。,.,。。。平仍以D标志并不降至离子扩散的水平于是电子和离子的反常耗散参量b与ib,.具有相同的量级故电子和离子的反常耗散效应同样是重要的〔5,,我们曾导出一个描写随机磁场中的等离子体的动力学方程它比通常的动力学方S,,:程多一项(f),,,oa、。。占(`)一a一己D沙1月a奋!少子`’,t,刀篇(—口夕—d,泞/2(芬十命),._矛、口0、02a、.x沙`~“苦,1寸a;】飞沙刀月I是(劝方联+`一型了l`ol/口yd夕1/口yd/一“————又约十喝一口,,,,这里假定了只有磁y—万为简单起见场的
7、分量有随机性磁场的平均方向在方向而.,在(2。、;a,Z,。E柳,向是指零级梯度方向)式中是平行于磁力线的速度分量一/,,,。,系于横向扰动电场的加速度(Z与水为粒子的电荷数与质量对电子Z~一1):均是,。。,。,.与碰撞效应及随机磁场有关的参量《一了{i不于蕊.,,2,特征关联长()式适用于准稳态局域输运过程令随机磁场的特征关联时间为:,,`度为L则运用(2)式要求,和L小于所考虑的问题中的特征时间和沿磁力线的特征.,:,,长度由于,与L对于象俘获粒子模这种低频模式的波场一般很小我们假定(z)式是适用的.对于俘获
8、粒子的扩散,还要L:.求小于两反转点之间磁力线的长度假定对于,.,:.。。大多数俘获粒子来说这条件也是满足的这时代表在L长度内的平均值,,在讨论反常耗散效应对波的影响时将只考虑相应模式的最基本的因素略去其它各.种复杂的效应、三耗散俘获离子模,当不考虑反常耗散时耗散俘获离子模的色散关系为旧1380物理29卷。1/,二/护。乱一3田一OC*’()一个,。而不面戈
