稀薄冷磁化等离子体中快离子慢化率的粒子模拟研究

我们报道了关于冷、弱磁化、弱耦合等离子体中快离子能量损失率的 3D-3V 粒子模拟（particle-in-cell），其中电子回旋半径 $\rho_{e}$ 与德拜长度 $\lambda_{De}$ 相当或更小，且快离子速度超过电子热速度，这一 regime 中电子响应可能受阻。这些模拟使用显式算法，在空间上分辨 $\rho_{e}$ 与 $\lambda_{De}$，并在时间上分辨电子回旋频率与等离子体频率。对于具有各向同性速度分布的单能稀薄快离子，这些关于慢化时间 $\tau_{s}$ 随快离子电荷变化的标度研究与无磁化慢化理论一致；在施加磁场时，无法分辨出 $\tau_{s}$ 在跨场与平行场方向间的一致各向异性。缩放快离子电荷被确认为减少每次模拟所需计算时间的可行方法。描述了这些慢化过程对一种磁约束聚变概念——小型先进燃料反场位形装置的影响。