Сюй диффузия - Hsu diffusion - Wikipedia

То, как перенос плазмы уменьшается из-за силы внешнего магнитного поля, представляет собой серьезную проблему при изучении магнитного удержания термоядерной плазмы. В диффузия плазмы могут быть классифицированы по классическая диффузия из B⁻² масштабирование, Диффузия Бома предположил, что следует B⁻¹ масштабирование, и Сюй диффузия из B^−3/2 масштабирование.^[1] Здесь B - внешнее магнитное поле.

Низкочастотные флуктуирующие электрические поля могут заставить частицы выполнять дрейф ExB. Из-за дальнодействующего характера кулоновского взаимодействия время когерентности электрического поля достаточно велико, чтобы обеспечить практически свободное перемещение частиц через силовые линии. Таким образом, когда не существует другого механизма декогеренции, транспорт был бы единственным механизмом, ограничивающим выполнение своего собственного курса и приводящим к Диффузия Бома масштабирования 1 / B в 2D-подобной плазме.^[2][3][4]

В трехмерной плазме параллельная декогеренция (декогеренция вдоль силовой линии) достаточно значительна, чтобы уменьшить перенос дрейфов ExB только до классической диффузии.^[5] Однако существуют циклотронные гармоники, которые могут вызывать резонансную диффузию в пространстве скоростей, приводящую к неограниченному увеличению ларморовского радиуса и диффузии частиц. Хсу, Ву, Агарвал и Рю в 2013 году предложили этот эффективный механизм диффузии за счет комбинированных эффектов дрейфа ExB и циклотронного резонанса.

Поскольку циклотронная гармоника согласована с вращением частицы, она фактически стационарна, если смотреть на частицы, но ослаблена эффектом конечного ларморовского радиуса (FLR), т.е. е., я₁(λ) e^λ~ λ≡k_⊥²ρ²<< 1 в тепловом спектр колебаний, где k_⊥ - волновое число, перпендикулярное магнитному полю, а ρ≡v_th/ Ω - гирорадиус плазмы, v_th тепловая скорость и Ω гирочастота. При параллельной декогеренции, характеризующейся 1 / k_||v_th , и перпендикулярное диффузионное затухание, характеризующееся k_⊥²D, находятся в одном масштабе времени, а именно Ω >> k_⊥²D ~ k_||v_th>> ν_c, это приводит к коэффициенту диффузии

${\displaystyle D=<\Delta v\Delta \tau \Delta a\Delta \tau >\sim \left({\frac {c\,\delta E_{\perp }}{B}}\right)\left(k_{\perp }^{2}\,D\right)^{-1}\left({\frac {k_{\perp }^{2}mv_{th}^{2}c^{2}\,\delta E_{\perp }}{qB^{2}}}\right)\left(k_{\parallel }\,v_{th}\right)^{-1}.}$

Энергия электрического поля тепловых флуктуаций составляет долю тепловой энергии частицы, определяемой выражением δE²~ ε_пп₀k_BT, где ε_п - параметр плазмы. Следовательно, перенормированное значение D дает Сюй диффузия из 1 / B^3/2 масштабирование.

Смотрите также

• Физический портал

• Диффузия Бома
• Классическая диффузия
• Распространение плазмы

Рекомендации

1. Сюй, Чан-Ю; Ву, Кайбан; Агарвал, Суджит Кумар; Рю, Чанг-Мо (2013). "The B^−3/2 диффузия в замагниченной плазме ». Физика плазмы. 20 (6): 062302. Bibcode:2013ФПЛ ... 20ф2302Н. Дои:10.1063/1.4811472.
2. Тейлор, Дж. Б. (1971). «Распространение плазмы в двух измерениях». Физика жидкостей. 14 (7): 1492–1499. Bibcode:1971Фл ... 14.1492Т. Дои:10.1063/1.1693635.
3. Монтгомери, Д. (1974). «Статистическая механика состояний« отрицательной температуры »». Физика жидкостей. 17 (6): 1139–1145. Bibcode:1974ФФл ... 17.1139М. Дои:10.1063/1.1694856.
4. Dawson, J .; Okuda, H .; Карлайл Р. (1971). «Численное моделирование диффузии плазмы в магнитном поле в двух измерениях». Письма с физическими проверками. 27 (8): 491. Bibcode:1971ПхРвЛ..27..491Д. Дои:10.1103 / PhysRevLett.27.491.
5. Вахала, Г. (2009). «Транспортные свойства плазмы трехмерного ведущего центра». Журнал физики плазмы. 11 (1): 159–171. Bibcode:1974JPlPh..11..159V. Дои:10.1017 / S0022377800024545.