Stability analysis of a recently proposed (Svidzinski 2007 Phys. Plasmas14 102512) plasma confinement concept is performed. A separate calculation of the equilibrium profile of the plasma boundary supported by a circularly polarized electromagnetic field is made in collisionless two fluid and kinetic models in slab geometry. In this concept unmagnetized plasma is confined by electromagnetic pressure of the radio frequency (rf) field in toroidal geometry with the confining field frequency in the lower range such that the size of the device is much smaller than the vacuum wavelength. The confining magnetic field is generated by currents in the toroidal shell and by image currents on the plasma surface which are driven by ac voltages applied to toroidal and poloidal gaps in the shell. In the present stability analysis toroidal geometry is approximated by a periodic cylinder, it is assumed that plasma is a perfectly conducting fluid and that there is a vacuum layer between the plasma boundary and conducting shell. In this model a dispersion equation for plasma oscillations near equilibrium is derived. A general stability criterion is calculated when plasma is confined by an elliptically polarized rf field. For an elliptically polarized field stable plasma equilibria can be realized under nonrestrictive conditions for a wide range of ellipticity parameters. In particular, for circular polarization the equilibrium is stable when a ≳ 0.6b, where a is the plasma radius and b is the radius of the cylinder. When plasma is confined by a linearly polarized field its equilibrium is in general unstable. Stable equilibria can also be realized when polarization of the confining field is a superposition of elliptical and linear polarizations. Conclusions about plasma stability under nonrestrictive conditions are expected to be valid in toroidal geometry from the physics consideration of the stabilizing mechanism. The up-to-date studies of the proposed plasma confinement concept indicate that this concept can result in a practical plasma confinement device.
最近提案された（Svidzinski 2007 Phys. Plasmas 102）プラズマ閉じ込め概念の安定性解析を実施する。円偏光電磁場によって支持されるプラズマ境界の平衡プロファイルの別個の計算を、無衝突二流体モデルおよび運動論モデルにおいてスラブ幾何学で行う。この概念では、無磁化プラズマは、閉じ込め場の周波数が低い範囲にあるトロイダル幾何学における高周波（rf）場の電磁圧力によって閉じ込められ、装置のサイズは真空波長よりもはるかに小さい。閉じ込め磁場は、トロイダルシェル内の電流と、シェル内のトロイダルおよびポロイダルギャップに印加される交流電圧によって駆動されるプラズマ表面の鏡像電流によって生成される。本安定性解析では、トロイダル幾何学を周期円筒で近似し、プラズマは完全導体流体であり、プラズマ境界と導体シェルの間に真空層があると仮定する。このモデルにおいて、平衡近傍のプラズマ振動に対する分散方程式を導出する。楕円偏光rf場によって閉じ込められたプラズマに対して一般的な安定性基準を計算する。楕円偏光場の場合、安定なプラズマ平衡は、広範囲の楕円率パラメータに対して非制限的条件下で実現可能である。特に、円偏光の場合、平衡はa ≳ 0.6bのときに安定である。ここでaはプラズマ半径、bは円筒の半径である。線形偏光場によって閉じ込められたプラズマの場合、その平衡は一般に不安定である。閉じ込め場の偏光が楕円偏光と線形偏光の重ね合わせである場合にも、安定な平衡を実現できる。非制限的条件下でのプラズマ安定性に関する結論は、安定化機構の物理的考察からトロイダル幾何学においても有効であると期待される。提案されたプラズマ閉じ込め概念に関する最新の研究は、この概念が実用的なプラズマ閉じ込め装置をもたらし得ることを示している。