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Parametric excitation of ion Bernstein waves in a plasma with two ion species

K.D. Harms, G. Hasselberg, A. Rogister1974年被引用 21Nuclear FusionIF 3出版社

The stability of ion Bernstein waves (frequency ω, wave number ) in a plasma with two ion species pumped by a magneto-acoustic wave (ωp, p) which propagates perpendicularly to the static magnetic field is studied. The background plasma is assumed to be infinite, homogeneous and collision-free. If ωp > |ω| is properly chosen, ion Bernstein waves become unstable (decay instability, non-linear Landau instability) at rather low values of the pump electric field amplitude |D|. The instability is excited by the relative drift motion of different species induced by the pump wave. Assuming |⋅(a−b)|≪1 (a = displacement for particles of species a, a = e, 1, 2) the general non-linear dispersion relation is approximately solved in a deuterium-tritium plasma for two different : In case A (=⊥ ∥ p) only the relative ion motion d⋅t comes into play; this gives rise to decay instabilities which are only present in plasmas with two ion species. The instabilities of case B(k⊥ ⊥ kp, kz ≠ 0) caused mainly by the relative electron-ion drift motion are similar to those in plasmas with only one ion species. For given |p| the growth rates in both cases are equal in order of magnitude (for low values of ωp, case A is slightly more favourable); however, in case A the theory is valid up to considerably higher values of |p|. Some effects depending substantially on the presence of two ion species are discussed in detail.

日本語訳

イオン種が2種類あるプラズマ中で、静磁場に垂直に伝播する磁気音波(ωp, p)によって励起されるイオン・バーンスタイン波(周波数ω、波数)の安定性を研究した。背景プラズマは無限、均一、無衝突と仮定する。ωp > |ω| を適切に選べば、イオン・バーンスタイン波はポンプ電場振幅 |D| のかなり低い値で不安定(崩壊不安定性、非線形ランダウ不安定性)になる。この不安定性は、ポンプ波によって誘起される異なる種の相対ドリフト運動によって励起される。|⋅(a−b)|≪1(a = 種 a の粒子の変位、a = e, 1, 2)を仮定して、一般的な非線形分散関係を重水素-トリチウムプラズマ中の2つの異なる場合について近似的に解いた:場合 A(=⊥ ∥ p)では、イオンの相対運動 d⋅t のみが関与する。これは2つのイオン種を持つプラズマでのみ存在する崩壊不安定性を引き起こす。場合 B(k⊥ ⊥ kp, kz ≠ 0)の不安定性は、主に電子-イオンの相対ドリフト運動によって引き起こされ、イオン種が1種類だけのプラズマ中のものと類似している。与えられた |p| に対して、両方の場合の成長率は桁として等しい(ωp の低い値では、場合 A がわずかに有利である)。しかし、場合 A では理論はかなり高い |p| の値まで有効である。2つのイオン種の存在に実質的に依存するいくつかの効果について詳しく議論する。

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Bernstein waveIon Bernstein wave
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