ФИЗИКА
УДК 533.9
А. Ю. Ч и р к о в
НЕЛИНЕЙНЫЕ ДРЕЙФОВЫЕ ВОЛНЫ
В СДВИГОВЫХ ТЕЧЕНИЯХ ПЛАЗМЫ
Сформулированное модельное уравнение, описывающее нелинейную
трансформацию дрейфовой волны и других объектов в сдвиговом
течении плазмы, основано на уравнении неразрывности, содержа-
щем диссипативное слагаемое с эффективным коэффициентом
диффузии
D
. Предполагается, что при нелинейном насыщении
D
практически равен коэффициенту турбулентной диффузии в
плазме. В результате расчетов установлено, что при линейном
распределении скорости сдвигового течения
D
с высокой точ-
ностью удовлетворяет известной зависимости от параметра
сдвига. Оценена возможность использования рассмотренного
модельного уравнения для определения коэффициента турбулент-
ной диффузии в плазме с произвольным распределением скорости
сдвигового течения.
Сдвиговые течения плазмы
1
в магнитном поле играют крайне важ-
ную роль в процессах снижения турбулентного переноса (транспорта)
и формирования режимов улучшенного удержания плазмы в магнит-
ных ловушках (токамаках, стеллараторах, пинче с обращенным полем,
открытой ловушке). Известно, что улучшенное удержание реализуется
при наличии сильного шира скорости течения плазмы [1–5].
Теории турбулентности и транспортных процессов в замагничен-
ной плазме, как правило, связаны с дрейфовыми неусточивостями
[6–11]. Выражения для турбулентных коэффициентов диффузии
(
D
?
)
и температуропроводности ионов (
χ
?
i
)
имеют вид [8–12]
D
?
≈
χ
?
i
≈
l
2
c
τ
−
1
c
≈
(1
/k
?
)
2
γ
eff
,
(1)
где
l
c
и
τ
c
— корреляционные длина и время (для ионов);
1
/k
?
—
характерный пространственный масштаб мод;
γ
eff
— эффективный
инкремент неустойчивости. Значения
l
c
и
τ
c
для электронной темпе-
ратуропроводности могут отличаться от значений в соотношении (1).
1
В отечественной литературе по проблеме удержания плазмы в магнитном поле
такие течения называют шировыми течениями (от англ. sheared flows), а неодно-
родность скорости называют широм скорости. Широм магнитного поля (магнитным
широм) называют неоднородность магнитного поля, связанную с изменением в про-
странстве компонент вектора магнитной индукции, приводящую к перекрещенности
соседних магнитных силовых линий.
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2008. № 3
3
