基于巴西球形托卡马克数据的紧致黎曼等离子体装置中的慢发电机模式

由于考林反发电机定理自然适用于轴对称装置和流动，在球马克等离子体装置实验中通常会发现反发电机模式。本文全面考虑了无边界紧致黎曼等离子体装置（如托卡马克、仿星器和扭曲星）中慢发电机模式的存在性。研究表明，由衰减模式磁场给出的受扰无扭转流能够产生慢扭转发电机等离子体流，其中未受扰流也是稳态流。当在高雷诺磁数$Rm$下达到慢发电机极限时，未受扰等离子体流达到平衡，如同在球马克中一样。利用巴西国家空间研究所的巴西球形托卡马克获得的纵横比数据和其他数据，对慢发电机作用的磁场最大磁增长率进行了数值估算，结果为${\gamma}_{1max}\approx{\frac{0.26}{a}{\times}\frac{v_{1{\theta}}}{B_{1s}}}$，其中环向初始磁场$B_{0}\approx{0.4T}$，托卡马克纵横比为1.5。对于托卡马克内半径$a\approx{0.2m}$，得到慢发电机的最大增长率为${\gamma}_{1max}\approx{1.3{\times}\frac{v_{1{\theta}}}{B_{1s}}}$，其中$v_{1{\theta}}$是极向受扰扩散流。安全因子为$q\approx{-1}$，即$q<1$，意味着球形托卡马克等离子体是稳定的。