镜像几何中湍流与输运——大等离子体装置

得益于等离子体科学与技术的进步，镜像机器正在被重新考虑用于核聚变电站以及可能的体积中子源。然而，镜像装置中的横向输运与湍流相较于托尔法装置仍较少受到研究。本文利用大等离子体装置（LAPD）的柔活磁场几何，研究了镜像配置中的湍流与输运。考察了镜像比例从 $M = 1$ 到 $M = 2.68$，以及三种镜像单元长度从 $L = 3.51$ m 到 $L = 10.86$ m。使用楔木电极和磁电极测量密度、温度、电势和磁场的剖面。计算由这些量驱动的涡旋 $\tilde{E} \times B$ 粒子通量。采用两种探针相关技术推断波数和二维结构。结果显示，随着镜像比例的增加，横向粒子通量和密度涨落功率降低。核心密度和温度随镜像比例变化不大，但径向线积分密度增加。通过在源区使用更高场强实现的等离子体在镜像单元中的物理膨胀，可能通过增加梯度尺度长度来降低密度涨落功率。这种尺度长度增加降低了旋转互交换和漂移类不稳定性的增长率和饱和水平。尽管引入磁场曲率，未观察到镜像驱动的不稳定性——互交换、粒子运动空间或其他形式的不稳定性。对于由曲率引起的互交换，存在许多可能的稳定机制，抑制了该不稳定性的可见性。