книги из ГПНТБ / Арцимович, Л. А. Что каждый физик должен знать о плазме [с предисловием академика Б. Б. Кадомцева]

Увеличение амплитуды колебаний означает возникно-. вение сильных электрических полей азимутального направления, поэтому при неоднородности концент­ рации или температуре должны возникать радиальные потоки частиц и тепла, сокращающие время существо­ вания ограниченной плазменной конфигурации. В этом и заключаются дрейфовые неустойчивости.

Из детальных теоретических расчетов следует, что раскачка дрейфовых волн, вызываемая неоднород­ ностью концентрации плазмы, эффективно подавля­ ется при наличии достаточно большого шира. Большую опасность представляет та разновидность дрейфовой неустойчивости, которая обусловлена гра­ диентом температуры. Эта неустойчивость носит на­

тельному возрастанию тепловых потерь плазмы. Хотя дополнительную теплоотдачу, вызываемую Дрейфовотемпературной неустойчивостью в замкнутых торо­

высокой, чем те тепловые потери, которые обусловле­ ны классическим механизмом парных соударений. Однако в настоящее время с помощью теории хотя и можно предсказать условия возникновения дрейфово­ температурной неустойчивости, но еще нельзя вычис­ лить коэффициент «аномальной» теплопроводности с точностью, превышающей один порядок величины. Согласно очень грубым оценкам, коэффициент ано­ мальной теплопроводности плазмы в установках типа «Токамак» в 10—20 раз превышает его значения, вы­ числяемые по классической теории с учетом роли за­ пертых частиц. Экспериментальные данные о тепловых потерях плазмы лОжатся где-то в промежутке между результатами вычислений по классической теории и результатами расчетов аномальной теплопередачи.

108

Поэтому пока еще нельзя сказать, что теория дрейфо­ вых неустойчивостей нашла убедительное подтвержде­ ние на опыте. Такая неопределенность во взаимо­ отношениях меркду теорией и экспериментом отражает современное состояние исследований по общей пробле­ ме устойчивостей плазмы. В теории в основном закон­ чена классификация различных форм неустойчивости, свойственных плазме. Проведен анализ механизмов неустойчивостей и выяснены условия, при которых малые возмущения, соответствующие данному виду неустойчивости, нарастают или ж е затухают. Однако анализ таких процессов в линейном приближении составляет только первую фазу теоретического иссле­ дования.

Следующий, гораздо более трудный шаг состоит в том, чтобы определить коэффициенты диффузии и теплопроводности для плазмы при наличии развиваю­ щейся в ней неустойчивости. Такая плазма обычно называется турбулентной. Теория процессов диффу­ зии и теплопередачи в турбулентной плазме находит­ ся еще на самой начальной стадии развития, и ее ре­ зультаты носят скорее качественный характер, что затрудняет сравнение их с данными опыта. Сравни­ тельно просто обстоит дело только с процессами пере­ носа при действии' магнитогидродинамических не­ устойчивостей. В этом случае большие участки плаз­ мы должны приходить в движение со скоростями по­ рядка тепловой скорости, ионов. Если магнитогидро­ динамические неустойчивости устранены, то все про­ цессы в плазме приобретают спокойный характер. Ос­ таются только неустойчивости дрейфового типа, кото­ рые создают турбулентность плазмы и увеличивают скорость процессов переноса. Для того чтобы полу­ чить хотя бы грубые оценки скорости диффузии и тепло­ передачи, приходится прибегать к смелым гипотезам, например к гипотезе об «эстафетной» передаче возму­

109