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Studies on macroinstabilities in a theta pinch with antiparallel magnetic field

A. Eberhagen, H. Glaser1964年被引用 21Nuclear FusionIF 3出版社

The plasma column of a theta pinch with an antiparallel trapped magnetic field, has a tendency to break up into several discrete plasma rings. With a smaller theta-pinch apparatus experiments were done to search for mechanisms responsible for triggering such macroinstabilities. Probe ports inserted into the plasma and also external side pockets on the discharge tube cause an early and drastic breakup of the plasma column. But even in smooth tubes discrete plasma rings occur. They could be suppressed by having some discharges with a parallel magnetic field preceding those with a reversed one. This "memory" effect could be explained by the contamination of the inner tube wall by water after each discharge. In this way the plasma column with an antiparallel trapped magnetic field was stable until peak magnetic field. This stability proved to be insensitive to adding amounts of oxygen–as much as 4.6%—to the hydrogen gas and also to lowering the degree of pre-ionization. Finally comparison has been made for the observed formation time of the plasma rings and their number with theoretical predictions. With plasma temperatures derived from the appearance of O IV lines the formation time can be explained by the resistive diffusion time whereas the theoretical predictions of Furth, Killeen and Rosenbluth for tearing-mode resistive instabilities seem rather to give too small values.

日本語訳

シータピンチにおける逆平行捕捉磁場を持つプラズマ柱は、複数の個別のプラズマ環に分裂する傾向がある。より小型のシータピンチ装置を用いて、そのようなマクロ不安定性を誘発する機構を探る実験が行われた。プラズマ中に挿入されたプローブポートや、放電管外部の側部ポケットは、プラズマ柱の早期かつ急激な分裂を引き起こした。しかし、滑らかな放電管を用いても個別のプラズマ環は発生した。これらは、逆方向磁場の放電に先立って平行磁場の放電を行うことにより抑制できた。この「メモリ効果」は、各放電後に放電管内壁が水で汚染されることによって説明できた。このようにして、逆平行捕捉磁場を持つプラズマ柱は、磁場がピークに達するまで安定に保たれた。この安定性は、水素ガスへの酸素添加(最大4.6%)や予備電離の低下に対して鈍感であることが示された。最後に、観測されたプラズマ環の形成時間と個数について理論予測との比較が行われた。O IV線の出現から導かれたプラズマ温度を用いると、形成時間は抵抗性拡散時間によって説明できるが、テアリングモード不安定性に関するFurth、Killeen、Rosenbluthの理論予測は、値が小さすぎるように思われる。

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