Kinetic Effects on Self-Organization in Plasma

等离子体自组织的动力学效应

基本信息

  • 批准号:
    10044130
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

To explore innovative concepts of fusion plasma confinement, especially in the high-beta regime that can host the D-3He advanced fusion, we have to develop a sound understanding on the physics of relaxation that self-organizes the most preferable structure in the plasma. The theory of the Taylor relaxed states succeeded to explain the self-organization of the reversed-field pinch (RFP) and ultra-low-q (ULQ) plasmas.In the present research, we have made a considerable generalization of the self-organization theory through the study of kinetic (particle dynamics) and flow effects. The results are summarized as follows ; (1) When a plasma has a macroscopic non-neutral charge, the self-electric field yields a strong rotating flow. The two-fluid model provides a self-consistent description of the relaxed states with a strong flow. A variety of interesting structures can be cast in the model of double Beltrami fields ; (2) The particle motion becomes chaotic in a strongly inhomogeneous electromagnetic field, resulting in a rapid production of the kinetic entropy. As a macroscopif effect of the chaos, the resistive dissipation is much enhanced, which accounts for the anomalous resistance in the magnetic reconnection process of the self-organization.
为了探索聚变等离子体约束的创新概念,特别是在可以承载D-3He高级聚变的高β区,我们必须对弛豫物理学有一个良好的理解,该物理学自组织等离子体中最优选的结构。Taylor弛豫态理论成功地解释了反向场箍缩(RFP)和超低q(ULQ)等离子体的自组织现象,本文通过对动力学(粒子动力学)和流动效应的研究,对自组织理论进行了推广。主要结果如下:(1)当等离子体中含有宏观非中性电荷时,自电场产生强旋转流。双流体模型提供了一个自洽的描述与强流的松弛状态。在双Beltrami场模型中,粒子的运动呈现出各种有趣的结构;(2)在强非均匀电磁场中,粒子的运动变得混沌,导致动力学熵的快速产生。作为混沌的宏观效应,电阻耗散大大增强,这是自组织磁重联过程中出现反常电阻的原因。

项目成果

期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
S. Mahajan and Z. Yoshida: "A collisionless self-organizing model for the high-confinement (H-mode) boundary layer"Physics of Plasmas. 7・2. 635-640 (2000)
S. Mahajan 和 Z. Yoshida:“高约束(H 模式)边界层的无碰撞自组织模型”等离子体物理学 7・2(2000 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
吉田善章: "緩和現象の物理"プラズマ・核融合学会誌. 76. 713-723 (2000)
Yoshiaki Yoshida:“弛豫现象的物理学”等离子体与核聚变学会杂志 76. 713-723 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Z. Yoshida and S. Mahajan: "Simultaneous Beltrami conditions in coupled vortex dynamics"Journal of Mathematical Physics. 40・10. 5080-5091 (1999)
Z. Yoshida 和 S. Mahajan:“耦合涡动力学中的同步贝尔特拉米条件”《数学物理杂志》40・10(1999)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
F.Volponi, Z.Yoshida and T.Tatsuno: "Shear-flow induced stabilization of kinklike modes"Phys.Plasmas. 7. 2314-2319 (2000)
F.Volponi、Z.Yoshida 和 T.Tatsuno:“剪切流诱导扭结模式的稳定性”Phys.Plasmas。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Z.Yoshida et al.: "Toroidal Magnetic Confinement of Non-Neutral Plasmas"NON-NEUTRAL PLASMA PHYSICS III. 397-404 (1999)
Z.Yoshida 等人:“非中性等离子体的环形磁约束”非中性等离子体物理学 III。
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    KUBO Shin

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