The stabilizing effect of a sheared axial flow is investigated in the ZaP flow Z-pinch experiment at the University of Washington. Long-lived, hydrogen Z-pinch plasmas are generated that are 1 m long with an approximately 10 mm radius and exhibit gross stability for many Alfvén transit times. Large magnetic fluctuations occur during pinch assembly, after which the amplitude and frequency of the fluctuations diminish. This stable behaviour continues for an extended quiescent period. At the end of the quiescent period, fluctuation levels increase in magnitude and frequency. Axial flow profiles are determined by measuring the Doppler shift of plasma impurity lines using a 20-chord spectrometer. Experimental measurements show a sheared flow that is coincident with low magnetic fluctuations during the quiescent period. The experimental flow shear exceeds the theoretical threshold during the quiescent period, and the flow shear is lower than the theoretical threshold at other times. The observed plasma behaviour and correlation between the sheared flow and stability persists as the amount of injected neutral gas and experimental geometry are varied. Computer simulations using experimentally observed plasma profiles show a consistent sheared flow stabilization effect. Plasma pinch parameters are measured independently to demonstrate an equilibrium consistent with radial force balance.
シア流のシア流の安定化効果が、ワシントン大学におけるZaPフローZピンチ実験において調査されている。長寿命の水素Zピンチプラズマが生成され、その長さは1 m、半径は約10 mmであり、多くのアルフヴェン通過時間にわたって巨視的安定性を示す。ピンチ形成中には大きな磁気変動が発生するが、その後、変動の振幅と周波数は減少する。この安定な挙動は、長い静穏期間にわたって継続する。静穏期間の終わりには、変動レベルは振幅と周波数の両方において増加する。軸方向フロープロファイルは、20コード分光計を用いてプラズマ不純物線のドップラーシフトを測定することにより決定される。実験測定により、静穏期間中に低い磁気変動と一致するシア流が示される。実験的なフローシアは、静穏期間中は理論的な閾値を超えるが、他の期間では理論的な閾値より低い。観測されたプラズマ挙動と、シア流と安定性の間の相関は、注入される中性ガスの量と実験の幾何学的配置を変化させても持続する。実験的に観測されたプラズマプロファイルを用いたコンピュータシミュレーションは、一貫したシア流安定化効果を示す。プラズマピンチパラメータは独立に測定され、動径方向の力の釣り合いと一致する平衡状態が実証される。