теплопроводность плазмы

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПЛАЗМЫ -перенос теплоты (энергии), связанный с хаотич. движением частиц и приводящий к выравниванию температур компонент плазмы (см. также Переноса процессы ).Большая разница между массами электронов т_е и ионов m_i (нейтралов) приводит к медленной релаксации энергии между ними. Поэтому разделяют темп-ры электронов Т_е и тяжёлых частиц Т_i

В отсутствие магн. поля Н или вдоль него (при наличии) коэффициенты Т. п. оцениваются из газокинетич. теории:

где c_j -теплоёмкость соответствующей компоненты плазмы, v_j частота столкновений, l_j- - длина свободного пробега. При - Т_е~Т_i отношение т.е. в полностью ионизованной плазме в отсутствие магн. поля Т. п. обусловлена в осн. электронной компонентой.

Наложение магн. поля, сдерживающего движение заряж. частиц поперёк поля, снижает и коэф. Т. п. поперёк Н (на этом основана магн. термоизоляция плазмы). Коэф. Т. п. поперёк однородного магн. поля

где -ларморовский радиус. В этом случае, как видно из (2), Т. п. в направлении поперёк Н обусловлена ионами; при сравнимых темп-рах В магн. поле сложной конфигурации поперечное смещение частиц между столкновениями может превышать ларморовский радиус, так что коэф. оказывается больше определённого ф-лой (2), оставаясь малым по сравнению с (J). Напр., в токамаке в режиме редких столкновений неоклассич. коэф. поперечной Т. п. в раз больше, чем (2) (здесь a, R - малый и большой радиусы тора, H_f, Н_р - тороидальное и полоидальное магн. поля). Наблюдаемая поперечная Т. п. часто оказывается намного больше, чем классическая, обусловленная столкновениями, оставаясь малой по сравнению с продольной (1). Эта аномальная Т. п. обусловлена, возникающей в результате развития неустойчивоетёй турбулентностью .Появляющиеся при этом случайные электрич. поля приводят к случайным дрейфам частиц в скрещенных полях поперёк Н, а случайные магн. поля (случайное искривление магн. силовых линий) - к тому, что перемещение частиц вдоль мгновенных силовых линий приводит к их смещению поперёк среднего H (см. Дрейф заряженных частиц ).В тока-маке классическую Т. п. особенно сильно превосходит поперечная, обусловленная электронами.

В слабоионизованной плазме выделять электронную Т. п. имеет смысл лишь при достаточно высокой степени ионизации, когда межэлектронные столкновения устанавливают максвелловскую ф-цию распределения электронов. В случае низкой ионизации, когда длина релаксации энергии электронов есть одновременно длина установления ф-ции распределения, перенос электронов следует описывать кинетически.

Лит.: Хинтон Ф., Явления переноса в столкновительной плазме, пер. с англ., в кн.: Основы физики плазмы, т. 1, М., 1983; Рожанский В. А., Цендин Л. Д., Столкновительный перенос в частично ионизованной плазме, М., 1988.

В. А. Рожанский, Л. Д. Цендин,

   <<      Предметный указатель      >>