время нет однозначного понимания в вопросе о том, какие неустойчи-
вости вызывают аномальный транспорт в FRC. В некоторых работах
для анализа аномального транспорта рассматривались теории, осно-
ванные на дрейфово-диссипативных неустойчивостях [3–5]. Однако,
согласно работе [5], этот тип неустойчивостей не должен развиваться
в FRC. Большое количество теоретических работ посвящено анали-
зу нижне-гибридных дрейфовых неустойчивостей в FRC [6–9], так
как такой тип неустойчивостей наблюдался в тэта-пинчах — разря-
дах, близких по свойствам к FRC. Однако ряд экспериментальных
данных не подтверждает наличия такого рода неустойчивостей в FRC
[10, 11]. Достаточно подробные данные о колебаниях в поверхност-
ном слое FRC-плазмы приведены только в работе [10], посвященной
экспериментам на установке TRX-2, но на вопрос о типе колебаний
однозначный ответ не дан.
В настоящей работе рассматриваются дрейфовые неустойчивости
в поверхностном слое FRC-плазмы. Под поверхностным слоем здесь
понимается тонкий слой вблизи сепаратрисы, в котором возможно су-
ществование электростатических волн. В данной работе применитель-
но к FRC анализируется возможность развития бесстолкновительных
дрейфовых неустойчивостей, связанных с градиентом плотности плаз-
мы, ионной (ITG) и электронной (ETG) температурно-градиентных
неустойчивостей. Анализ выполнен в электростатическом приближе-
нии на основе решения системы уравнений Власова–Пуассона инте-
грированием по невозмущенным траекториям. В результате получено
дисперсионное уравнение для указанных типов неустойчивостей.
Из анализа экспериментальных данных, приведенных в работах
[4, 8, 10–15], следует, что для FRC-экспериментов типичны радиус
сепаратрисы
a
≈
0
,
15
м, внешнее магнитное поле
B
0
≈
0
,
1
Тл, тем-
пература
T
t
=
T
i
+
T
e
≈
400
эВ (
T
i
— температура ионов,
T
e
— тем-
пература электронов), вблизи сепаратрисы
β
≈
0
,
5
; время удержания
энергии
τ
E
и магнитного потока
τ
φ
имеют порядок времени удер-
жания частиц
τ
N
. Как правило,
T
i
≈
2
T
e
, но в некоторых режимах
T
i
T
e
. Для FRC также характерно, что масштаб градиента электрон-
ной температуры
L
T
e
=
T
e
/
|r
T
e
|
имеет порядок масштаба градиента
концентрации
L
n
=
n/
|r
n
|
, а масштаб градиента ионной темпера-
туры
L
T
i
=
T
i
/
|r
T
i
|
значительно больше
L
n
, т.е.
η
e
=
L
n
/L
T
e
1
;
η
i
=
L
n
/L
T i
1
. Следовательно, логично предположить, что рассма-
триваемые неустойчивости должны заметнее проявляться в ETG-, чем
в ITG-пределе.
Так как в подавляющем большинстве случаев силовые линии маг-
нитного поля в FRC не перекрещиваются (нет магнитного шира, ха-
рактерного, например, для конфигураций токамаков и стеллараторов),
22
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2009. № 1
