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關于等離子體的弛豫和輸運

發布日期:2020-06-09 00:00 來源:http://www.kfada.com 點擊:

關于等離子體的弛豫和輸運

     【真空等離子設備】非熱平衡等離子體中向平衡態過渡呈現的進程可分為弛豫和輸運兩類。前者是從非熱平衡速度散布向熱平衡麥克斯韋散布過渡的進程,后者是描繪穩定的非熱平衡態有物質、動量、能量等在空間活動時的進程。
 
  弛豫進程一般經過各種弛豫時刻來描繪。這里較基本的是帶電粒子間的磕碰進程。
 
  帶電粒子間的作用力是長程庫侖力,一個粒子能夠同時和德拜長度范圍內的多個粒子發作作用,它們之間能夠產生近磕碰(兩個粒子近距離磕碰)和遠磕碰(一個粒子和距離較遠的多個粒子磕碰)。遠磕碰的作用大大超過近磕碰,這是等離子體中帶電粒子磕碰的一個特色??呐鰰r刻和平均自在程 l都主要由遠磕碰決定。它們是(選用高斯單位制)
 
  式中T為溫度,單位為電子伏,m、n為粒子質量及數密度,e為電子電荷,lnΛ為庫侖對數,它反映遠磕碰的效應?!镜入x子Plasma】
 
  關于高溫等離子體,有三個比較重要的弛豫時刻:縱向減速時刻 t// ,橫向偏轉時刻 t^ ,能量均化時刻 tE 。電子和離子的弛豫時刻并不相同。一個初始為非熱平衡的等離子體,經過磕碰,電子會首先到達熱平衡,此后離子到達熱平衡,zui終到達電子和離子之間的熱平衡。
 
  等離子體中的輸運進程包含電導、分散、粘性和熱導等,它們具有某些特色。特色之一是雙極分散。例如電子分散時,電子和離子間的靜電力會使離子跟著一同分散,成果電子的分散減慢了,離子的分散加快了,zui終這二者是以相同的速率分散,這稱為雙極分散。另一個特色是處在磁場中的等離子體,沿磁場的輸運基本上不受磁場的影響,但橫越磁場的輸運卻受到磁場的阻擋。
 
  【常壓等離子設備】處于環形磁場中的高溫淡薄等離子體,磁場梯度引起的漂移會改變束縛粒子的軌道,從而加大了遷移自在程,這就大大提高輸運系數。剖析這種磁場位形所得到的輸運理論名為新經典理論,它仍然是一種磕碰理論。在受控熱核聚變的研究中,這種理論很重要,它在必定程度上解釋了環形裝置中觀察到的較大的離子熱導等輸運系數。
 
  根據現在托卡馬克等的試驗成果,某些輸運系數如電子熱導等有時顯著大于新經典理論的成果。在慣性束縛聚變及其他某些試驗中,發現輸運系數顯著小于經典理論的成果。凡是磕碰理論無法解釋的輸運現象就稱為失常輸運。
 
  現在流行的觀點是,失常輸運是由湍流等非線性進程所引起。失常輸運已成為當時聚變理論研究中的一個嚴重課題,由于它關系到能否有效地束縛住等離子體的粒子和能量?!镜入x子處理機】
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