磁约束等离子体的可用能量

在无碰撞等离子体的背景下，讨论了磁约束中可用能量的概念。可用能量量化了等离子体能量中有多少可以转化为涨落（包括非线性涨落），因此是等离子体稳定性的一种度量，可用于在不求解特征值问题的情况下推导线性和非线性稳定性判据。在磁约束等离子体中，可用能量由密度和温度剖面以及磁几何结构决定。它还取决于限制等离子体运动可能形式的约束条件，例如绝热不变量的守恒以及输运必须为双极性的要求。设计了一种基于拉格朗日乘子的通用方法，以在计算可用能量时纳入此类约束，并讨论了若干特定情形。特别地，证明了相对于频率超过离子弹跳频率的扰动，不可能将等离子体约束在麦克斯韦基态。