Удержание энергии и плазмы в реальных ловушках. Скейлинги
Наряду с крупномасштабными колебаниями существенную роль обычно играют СВЧ-колебания с плазменными (uq) и электронно-ларморовскими частотами, вызван- ные различного рода "пучковыми неустойчивостями". Наличие таких высокочастот- ных Е-полей большой интенсивности ("сильной турбулентности") приводит к тому, что частицы начинают рассеиваться Е-полями, что радикально может уменьшать rei, тем самым существенно увеличивать коэффициент диффузии. Наконец, нужно отметить и такой, казалось бы "чисто технический" фактор, как недостаточная юстировка магнитных полей. В п. 1.1.4 мы говорили о неустойчивости морфологии магнитных полей, т. е. разрушении магнитных поверхностей, в том числе при увеличении /3. Из сказанного видно, что анализ диффузии плазмы в плазменных системах определяется не неким локальным параметром — "коэффициентом диф- фузии", как, например, при диффузии лёгкого газа в тяжёлом, а свойствами всей системы в целом. Только что сказанное объясняет, почему до сих пор, спустя почти 45 лет нет количественной теории ухода энергии и частиц плазмы из токамаков, а вместо этого используются различные "скейлинги". О скейлингах. Этим словом в настоящее время называет полуэмпирические формулы, полученные в результате обработки больших массивов экспериментальных данных с учётом законов подобия. Такие скейлинги пришли в физику плазмы из гидродинамики. Примером может служить формула, связывающая характеристиче- ский параметр — критическую скорость перехода ламинарного пуазейлевого течения в турбулентное, с диаметром трубы, вязкостью, шероховатостью стенки. Скейлинги особенно естественны, когда речь идёт об очень сложных (для сего- дняшнего дня) системах. Со временем реальная ситуация проясняется, и появляются физически обоснованные формулы, которые заменяют скейлинги. 5.7. Плазмооптика (гибридные модели) 261 В свете сказанного выше о сложности процессов переноса в реальных ловушках, например токамаках, естественно, что здесь широко используются скейлинги. Чтобы дать представление о характере скейлингов, приведем, так называемый "новоалкаторный", опирающийся в основном на базу экспериментальных данных, полученных на токамаке "Алкатор" (США). Этот скейлинг для времени удержания энергии при джоулевом нагреве плазмы имеет вид те ~ neR2aq. E.6.25) Здесь пе — средняя по сечению плотность электронной компоненты, R — большой радиус тора, а — малый радиус, ад — запас устойчивости E.6.22). Зависимость E.6.25) хорошо описывает эксперимент. Ну а какова физика форму- лы E.6.25) не ясно. А ведь, казалось бы, мы должны были бы иметь формулу типа 2 тЕ~в—. E.6.26) Х± Здесь х± — коэффициент неоклассической температуропроводности. Но расчётные значения по E.6.26) во многом не согласуются с эксперименталь- ными данными, особенно для электронов. Причины те же, что и в случае диффузии плазмы - "аномальные" (динамические) процессы (см. о скейлингах, например, [127]). .
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Удержание энергии и плазмы в реальных ловушках. Скейлинги» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
