Об особенностях резонансного взаимодействия пучка заряженных частиц с плазмой

• Автор: Захаров, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 89 c. : ил

Глава I. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА С ПЛАЗМОЙ В РЕЖИМЕ 0Д10МЕРН0Й СИЛЬНОЙ ЛЕНШЮРОВСКОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ

§ І.І. Уравнения динамики солитонной

ленгмюровекой турбулентности

§ 1.2. Взаимодействие ленгмюровского солитона

с моноэнергетическим пучком

§ 1.3. Квазилинейная релаксация электронного

пучка на одномерной сильной ленгмюровской турбулентности

Глава II. РЕЗОНАНСНАЯ РЕЗИСТИВНАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ

ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ПЛАЗМЕ

§ 2.1. Уравнения взаимодействия пучка заряженных

частиц с плазмой и состояние

равновесия
§ 2.2. Решение кинетического уравнения и
вычисление плотности тока пучка
§ 2.3. Дисперсионное соотношение
§ 2.4. Развитие неустойчивости при инжекции
пучка в плазму

Глава III. ФОКУСИРОВКА ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
В НЕОДНОРОДНОЙ ПЛАЗМЕ
§ 3.1. Движение пучка в неоднородном
электромагнитном поле
§ 3.2. Самофокусировка релятивистского пучка
электронов в редкой плазме
§ 3.3. Термоэлектрическая генерация
магнитного поля
§ 3.4. Самофокусировка пучка заряженных частиц
в магнитном поле токов термоконвекции
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Интерес к физике взаимодействия мощных пучков заряженных частиц с плазмой связан со многими быстро прогрессирующими областями исследований. Широкое развитие исследования физики сильно-точных пучков получили в рамках программы по созданию управляемого термоядерного синтеза: для нагрева и сжатия плазмы в осуществлении импульсной термоядерной реакции [і-З] , нагрева до термоядерных температур плазмы в магнитных системах [4,5]
Взаимодействие сильноточных пучков с плазмой имеет, как правило, коллективную природу. В плотной еильностолкновительной плазме коллективный механизм проявляется, как показано Л.И.Руда-ковым [б] , в том, что частицы пучка оказываются замагниченными в коллективном магнитном поле, тем самым возрастает эффективная длина взаимодействия и энерговклад в плазму [7] , при этом из-за градиента магнитного поля в продольном направлении, связанного с конечным временем диффузии поля в плазме, пучок испытывает самофокусировку. При инжекции пучка в ионизованный газ низкой проводимости (3 < ьоре в результате развития неустойчивости возникают сильные электростатические поля, приводящие к бунчи-ровке и срыву тока пучка [в]
В плазме с редкими столкновениями возможно возбуждение резонансных с пучком коллективных степеней свободы плазмы. Экспериментально наблюдаемые интенсивные потери энергии пучка электронов, необъяснимые с точки зрения теории парных столкновений, впервые были интерпретированы, как результат возбуждения пучком плазменных волн, в работах [9-ІІ). Излучение резонансных с частицами пучка ленгмюровских волн вследствие эффекта Че-ренкова приводит к торможению пучка в плазме. Согласно теории

разбросе частиц пучка, используя выражение для инкремента (40) при Кг =-к-кр0 э получим из условия (35), в котором положим £ -ъ- 1л. )г2лгиа. с2 » оценку на область применимости

дисперсионного соотношения (38)

1; Р О- й ) ■ б) Кинетическая неустойчивость
С увеличением полного тока ширина спектра частот бетатрон-ных колебаний и разброс средних скоростей частиц пучка возрастает. Условие фазового синхронизма между возмущениями электромагнитного поля и частицами пучка может стать невыполнимым одновременно для всех частиц пучка. Если для некоторого V-(или энергии £= £г = Ътг £гъ ) будет выполнено условие, противоположное (35)
Ш- (42)
(число к. по-прежнему соответствует резонансной моде (34)), то с полем взаимодействуют резонансным образом только частицы с энергией £ , лежащей в уьпксг « £
окрестности, точки £ = £?■ .В этом случае в уравнении (33) для величин & к интегрирование следует проводить по правилу Ландау. Выделяя в правой части (33) интеграл в смысле главного значения и учитывая вклад полюса в точке резонанса со - кzvz( хггг) - и- сор (тт,.2-) - о , получим