Relativistic electron beam propagation through solid density plasma is a rich area for magnetic field dynamics. It is well known that Ohmic heating of the background plasma caused by the beam significantly affects magnetic field generation, primarily through changes in the resistivity. In particular, temperature changes in the background plasma leads to the generation of a magnetic field that acts to deflect relativistic electrons from the beam axis. This 'beam hollowing' field could have disastrous implications for the fast ignitor scheme.In this paper, the effects of background heat flow on magnetic field generation are considered, first with a simple analytic investigation, and then with 1D Vlasov Fokker–Planck and classical transport simulations using a rigid beam for the fast electrons. It is shown that the thermal conduction of the background plasma acts to diffuse the temperature, reducing both the temperature gradients and the beam hollowing field. This gives rise to the re-emergence of a collimating magnetic field. The influence of the background heat flux is also investigated in the context of solids with imposed resistivity gradients, and is shown to significantly enhance the magnetic field present. More exotic transport effects, such as an enhanced Nernst velocity (due to non-local heat flux) and double peaked temperature profiles (due to distortion of the heating and heat-flow profiles by the magnetic field), are also reported.
固体密度プラズマ中での相対論的電子ビームの伝播は、磁場ダイナミクスの豊かな研究領域である。ビームによって引き起こされる背景プラズマのオーミック加熱が、主に抵抗率の変化を通じて磁場生成に大きく影響することはよく知られている。特に、背景プラズマの温度変化は、相対論的電子をビーム軸から偏向させる磁場の生成につながる。この「ビーム中空化」磁場は、高速点火方式にとって壊滅的な影響を及ぼし得る。本論文では、背景の熱流が磁場生成に及ぼす影響を、まず単純な解析的考察によって検討し、次に高速電子に対して剛体ビームを用いた1次元Vlasov–Fokker–Planckシミュレーションおよび古典的輸送シミュレーションによって検討する。背景プラズマの熱伝導は温度を拡散させ、温度勾配とビーム中空化磁場の両方を低減することが示される。これにより、収束性の磁場が再び出現する。また、人為的な抵抗率勾配を課した固体中での背景熱流の影響も調べられ、存在する磁場を有意に増強することが示される。さらに、非局所熱流によるネルンスト効果の増強や、磁場による加熱・熱流プロファイルの歪みに起因する二峰性の温度プロファイルなど、より複雑な輸送効果についても報告する。