формирование структуры z - пинча в

XXIX Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС, 25 февраля – 1 марта 2002 г.
ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ Z - ПИНЧА В ПРОЦЕССЕ ЭВОЛЮЦИИ
НЕКВАЗИНЕЙТРАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ВИХРЕЙ
А.В. Гордеев, *Т.В. Лосева, В.М. Стекольщиков
Российский научный центр «Курчатовский институт», площадь Курчатова 1,
Москва, 123182, Россия, e-mail: [email protected]
*
Институт динамики геосфер РАН, Ленинский проспект 38, здание 6, Москва, 117979,
Россия, e-mail: [email protected]
Известно, что двумерные электронные вихревые структуры [плоскость (r,)] в плазме с
магнитным полем, направленным вдоль оси z, оказываются неквазинейтральными при Bz2
>> 4 nmec2, что приводит к образованию сильного радиального электрического поля в
вихре и разлету ионов в этом поле на периферию вихря [1,2]. При этом характерный размер
электронного вихря оказывается порядка магнитного дебаевского радиуса rB Bz/4en и
существенно превосходит лондоновскую длину rLe  c/pe. Тогда при наличии ионного
давления в окружающей вихрь плазме возможно возникновение стационарной вихревой
конфигурации [3]. В настоящем сообщении рассмотрена динамика электронных вихрей с
азимутальным магнитным полем B для характерных размеров   rB в интервале c/pe
<<  << c/pi и, соответственно, с характерными магнитными полями из интервала
4nmec2 << B2 << 4nmic2. Ввиду равенства нулю магнитного поля B на оси и на
бесконечности, магнитное поле максимально при некотором радиусе, а электрическое поле
имеет противоположные направления по разные стороны от максимума -- около оси и на
периферии вихревой структуры. Поэтому электрическое поле приводит к разлету ионов как
в направлении к оси, так и во внешнюю область. С помощью численных расчетов показано,
что аналогично работе [3] в неквазинейтральном электронном вихре учет давления ионов
приводит к появлению квазистационарной вихревой структуры. Однако в отличие от
конфигурации с магнитным полем Bz ,
в случае азимутального магнитного поля B
возможен захват магнитным полем ионов вблизи оси даже при отсутствии давления ионов
на бесконечности. Проведенные
расчеты показывают
возможность формирования
структуры стационарного z-пинча с характерным размером порядка r  rB в результате
эволюции электронных вихревых структур в плазме за сравнительно короткие времена
порядка нескольких pi-1.
Эта работа поддержана грантами РФФИ No. 00-02-16305 и No. 00-15-96599.
Литература
[1] А.В. Гордеев, С.В. Левченко. Письма в ЖЭТФ, 1998, т.67, с.461.
[2] А.В. Гордеев, Т.В. Лосева, Письма в ЖЭТФ, 1999, т.70, с.669.
[3] А.В. Гордеев, Т.В. Лосева, Физика плазмы, 2000, т.26, с. 1030.