Hsu diffusion
Hur plasmatransporten reduceras av styrkan hos det externa magnetfältet är av stor oro vid studier av magnetisk inneslutning av fusionsplasma. Plasmadiffusionen kan klassificeras av den klassiska diffusionen av B -2 -skalning, Bohm-diffusionen antas följa B -1 -skalningen och Hsu - diffusionen av B -3/2 -skalningen. Här är B det externa magnetfältet.
De lågfrekventa fluktuerande elektriska fälten kan få partiklar att utföra ExB-driften. På grund av Coulomb-interaktionens långa räckvidd är koherenstiden för det elektriska fältet tillräckligt lång för att möjliggöra praktiskt taget fri strömning av partiklar över fältlinjerna. Sålunda, när ingen annan dekoherensmekanism existerar, skulle transporten vara den enda mekanismen som begränsar sin egen kurs och resulterar i Bohm- diffusion av 1/B-skalning i en 2D-liknande plasma.
I ett 3D-plasma är den parallella dekoherensen (dekoherensen längs fältlinjen) tillräckligt stor för att reducera transporten av ExB-drifter till endast den klassiska diffusionen. Det finns emellertid cyklotronövertoner som kan orsaka resonansdiffusion i hastighetsutrymmet, vilket leder till en obegränsad Larmorradieförstoring och partikeldiffusion. Hsu, Wu, Agarwal och Ryu föreslog 2013 denna effektiva diffusionsmekanism genom de kombinerade effekterna från ExB-driften och cyklotronresonansen.
Eftersom cyklotronövertonen är i samklang med partikelgyrationen är den i praktiken stationär sett av partiklarna, men försvagad av den finita Larmor-radieeffekten (FLR), dvs. I 1 (λ ) e λ ~ λ≡k ⊥ 2 ρ 2 <<1 i det termiska fluktuationsspektrumet , där k ⊥ är vågtalet vinkelrätt mot magnetfältet och ρ≡v th /Ω är plasmagyroradius, v th den termiska hastigheten och Ω gyrofrekvensen. När den parallella dekoherensen, kännetecknad av 1/k || v th , och den vinkelräta diffusiva dämpningen, kännetecknad av k ⊥ 2 D, är på samma tidsskala, nämligen Ω>>k ⊥ 2 D~k || v th >>ν c , resulterar det i en diffusionskoefficient
0 Den elektriska fältenergin för termiska fluktuationer är en bråkdel av den termiska partikelenergin som ges av δE 2 ~ε p n k B T, där ε p är plasmaparametern. Därför ger det renormaliserade D-värdet Hsu-diffusionen av 1/B 3/2 -skalningen.
