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High-beta plasmas in theta pinches and cusp experiments

F.L. Ribe1962年被引用 8Nuclear FusionIF 3出版社

High-β plasmasare those whose diamagnetic currents react strongly on the confining magnetic field. Examples of such plasmas, in which the field is largely excluded from the plasma, are those in linear θ pinches and cusp-compression devices. In the former, measurements show β (the ratio of particle and magnetic pressures) to lie typically in the range 0.6 to 0.9. The sheath which separates the plasma from the confining magnetic field has the dimension c/ωpi (the ion collisionless skin depth), indicating that sheath ions carry the current. θ-pinch and cusp experiments are described in which the basic limitation on plasma containment is end-or cusp loss. In both cases the dimension of the loss 'hole', out of which plasma flows, is found to be a few ion Larmor radii. A simple theoretical argument is given to show that gross flute instabilities depend sensitively on the collisionless or collision-dominated nature of the high-β plasma. In the case of θ pinches experimental evidence for this effect is given, and its relevance to stabilization of a toroidal θ pinch is discussed.

日本語訳

高βプラズマとは、その反磁性電流が閉じ込め磁場に強く反応するプラズマである。磁場がプラズマから大部分排除されるこのようなプラズマの例は、線形θピンチおよびカスプ圧縮装置におけるものである。前者では、測定により、β(粒子圧力と磁気圧力の比)は典型的には0.6から0.9の範囲にあることが示されている。プラズマを閉じ込め磁場から分離するシースがc/ωpi(イオン無衝突表皮深さ)の寸法を持つことは、シース内のイオンが電流を担っていることを示している。θピンチおよびカスプ実験が記述され、そこではプラズマ閉じ込めに対する基本的制限は端部またはカスプ損失である。どちらの場合も、プラズマが流出する損失『穴』の寸法は、数イオン・ラーモア半径であることが見出されている。高βプラズマの無衝突または衝突支配的な性質に巨視的フルート不安定性が敏感に依存することを示す簡単な理論的議論が与えられる。θピンチの場合、この効果の実験的証拠が示され、トロイダルθピンチの安定化との関連性が議論される。

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