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Ion cyclotron turbulence theory of rotating plasmas

D V Chibisov, V S Mikhailenko, K N Stepanov1992年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The ion cyclotron turbulence theory of rotating plasmas in crossed fields is considered. This turbulence is due to the instability of short-wavelength modified ion cyclotron waves (ion Bernstein modes). This instability is caused by an azimuthal drift of electrons with respect to ions with a relative velocity below the ion thermal velocity. The generalized weak turbulence theory and quasilinear theory as well as the strong turbulence theory accounting for cyclotron resonance broadening due to the random walk of ions in a perturbed electric field are constructed. Cylindrical waves serve as elementary perturbations of electrostatic potential in these theories. Induced scattering of ion cyclotron cylindrical waves on bare ions is shown to be the main mechanism, totally suppressing higher-order mode ion cyclotron waves in the weak-turbulence regime at the first nonlinear stage of the development of the instability. Nonlinear ion cyclotron resonance broadening is a possible saturation mechanism for the lower modes. A heating rate for the ions is determined.

日本語訳

交差場における回転プラズマのイオンサイクロトロン乱流理論を考察する。この乱流は、短波長の修正イオンサイクロトロン波(イオンバーンスタイン・モード)の不安定性に起因する。この不安定性は、イオン熱速度以下の相対速度を持つ電子のイオンに対する方位角方向のドリフトによって引き起こされる。摂動電場中のイオンのランダムウォークによるサイクロトロン共鳴幅の広がりを考慮した一般化された弱乱流理論および準線形理論、ならびに強乱流理論を構築する。これらの理論における静電ポテンシャルの素過程として、円筒波を用いる。弱乱流領域における不安定性発展の第一非線形段階では、イオンサイクロトロン円筒波のイオンによる誘導散乱が主要なメカニズムであり、高次モードのイオンサイクロトロン波を完全に抑制することが示される。非線形イオンサイクロトロン共鳴幅の広がりは、低次モードの飽和メカニズムとなり得る。イオンの加熱率を決定する。

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Rotating plasma
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