麦克斯韦-漂移动理论框架下圆截面柱形平衡中的负能扰动

在磁约束圆截面柱形等离子体平衡和初始场扰动消失的情况下，于线性化无碰撞麦克斯韦-漂移动理论框架内研究了负能扰动(可能非线性不稳定并导致反常输运)存在的条件。对于具有平行于磁场的非零分量的波矢，平面平衡条件(由 Throumoulopoulos 和 Pfirsch [Phys Rev. E {\bf 49}, 3290 (1994)] 导出)被证明仍然有效，而垂直于磁场的扰动(被发现是最重要的模式)的条件则被修正。因此，除托卡马克平衡 regime 外——其中负能扰动的存在与量 $\eta_\nu = \frac {\partial \ln T_\nu} {\partial \ln N_\nu}$ 的阈值 2/3 相关——出现了平面平衡中不存在的新 regime，其中负能扰动对 $\eta_\nu$ 的任意值都存在。对于各种解析冷离子托卡马克平衡，有显著部分的热电子与负能扰动相关(活跃粒子)。特别是，对于具有平坦电子温度分布($\eta_e=0$)的顺磁等离子体的线性稳定平衡，整个速度空间都被活跃电子占据。活跃粒子占据的速度空间部分从中心向等离子体边缘增加，且在具有相同压强分布的顺磁等离子体中比在抗磁等离子体中更大。还表明，与平面平衡不同，负能扰动存在于具有显著部分活跃粒子的无力反转场 pinch 平衡中。