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Stabilization of drift waves by a non-uniform high-frequency field

T.I. Gutkin, G.I. Boleslavskaya1971年被引用 1Nuclear FusionIF 3出版社

The paper considers the interaction of a high-frequency electromagnetic field with a magnetized inhomogene-ous plasma. From kinetic and Maxwellian equations a system of equations is obtained which describes the linear oscillations of an inhomogeneous plasma. The dispersion relation is given for the potential oscillations. The results are obtained for the limiting case of long waves k⊥ρΛ→0. Three types of drift instability are considered: (a) electronic drift instability; (b) slow ion-acoustic waves, and(c) drift-temperature instability.It is shown that, by applying an h.f. field having a certain frequency and intensity it is possible to enlarge the region of stability against drift oscillations in an inhomogeneous magnetized plasma.When an h.f. field is applied, the stability region for a fast ion-acoustic wave grows considerably in the direction of negative values of ηe. Stabilization occurs as a result of the increased oscillation frequency which accompanies the application of the h.f. field, and this in turn intensifies Landau damping by the electrons.The stabilizing effect of the h.f. field pressure is associated with a Doppler shift resulting from plasma particle drift with velocity g/ωHα (g is the effective 'acceleration due to gravity' with allowance for the potential forces in a non-perturbed state). The sign of the growth rate of the slow ion-acoustic wave does not change when the h. f. field is applied, but its value decreases considerably. The h.f. magnetic field stabilizes the drift-temperature instability for negative values of ηi.

日本語訳

本論文では、高周波電磁場と磁化された非一様プラズマとの相互作用を考察する。運動論的方程式とマクスウェル方程式から、非一様プラズマの線形振動を記述する連立方程式が導出される。ポテンシャル振動に対する分散関係が与えられる。結果は長波長極限k⊥ρΛ→0に対して得られる。3種類のドリフト不安定性、すなわち(a)電子ドリフト不安定性、(b)遅いイオン音波、および(c)ドリフト温度勾配不安定性を考察する。ある周波数と強度を有する高周波場を印加することにより、磁化された非一様プラズマ中のドリフト振動に対する安定領域を拡大できることが示される。高周波場を印加すると、速いイオン音波の安定領域はηeの負の方向にかなり拡大する。安定化は、高周波場の印加に伴う振動周波数の増加の結果として生じ、これにより電子によるランダウ減衰が強化される。高周波場の圧力の安定化効果は、プラズマ粒子が速度g/ωHαでドリフトすることに起因するドップラーシフトと関連している(ここでgは、非摂動状態におけるポテンシャル力を考慮した実効的な「重力加速度」である)。遅いイオン音波の成長率の符号は高周波場の印加によって変化しないが、その値はかなり減少する。高周波磁場は、ηiの負の値に対してドリフト温度勾配不安定性を安定化する。

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Drift waves
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