Bootstrap电流在星际托马克装置中收敛到Shaing-Callen极限的研究

星际托马克装置中的bootstrap电流可表示为由Shaing-Callen渐近公式给出的无碰撞值与一个偏移电流的和，该偏移电流取决于等离子体碰撞性和径向电场。利用NEO-2建模、解析估计和辅助解析研究，证明在$1/\nu$范数中，偏移电流随碰撞性$\nu_*$减小而不收敛，而是呈$\log\nu_*$呈现振荡，振幅约为等效托马克装置中bootstrap电流的大小。在等离子体碰撞性显著降低且存在显著轨道预cession的情况下（特别是由于有限的径向电场），即出现对Shaing-Callen极限的收敛，其中偏移电流随$\nu_*^{3/5}$减小。在几乎重合的磁场最大值为场线所在位置时，偏移电流显著增加，按照$1/\nu$范数在$\nu_*^{-1/2}$处发散，并由于预cession在 v_E^*}^{-1/2}处饱和，其中$v_E^*$为垂直马赫数。后者偏移电流可通过进一步对齐局部磁场最大值以及满足磁场的“等效纹波”额外积分条件来最小化。本文推导了该对齐和纹波等效准确性的准则。此外，讨论了由于上述偏移电流而在磁轴上产生bootstrap效应的可能性。