Самосогласованная турбулентная конвекция замагниченной плазмы
В. П. Пастухов, Н. В. Чудин
Российский научный центр "Курчатовский институт", 123182 Москва, Россия
PACS: 52.30.-q; 52.35.Ra
Abstract
Показано, что низкочастотная вихревая конвекция, самосогласованно
развивающаяся в замагниченной плазме, может приводить к
недиффузионным транспортным процессам, аналогичным тем, что
наблюдаются в различных системах магнитного удержания плазмы. Для
теоретического исследования такой конвекции предложен подход,
основанный на прямом компьютерном моделировании квазидвумерной
нелинейной динамики слабодиссипативной плазмы с использованием
адиабатически-редуцированных уравнений гидродинамического типа.
Полученные уравнения обеспечивают описание как относительно
быстрых нелинейных конвективных течений, так и более медленных
результирующих транспортных процессов и позволяют моделировать
эволюцию плазмы на достаточно больших временах, сравнимых с ее
временем жизни. Моделирование показало, что развитие конвекции
приводит к формированию нелинейных крупномасштабных стохастических
вихревых структур, которые демонстрируют широкие степенные спектры
по частотам и волновым числам, негауссову статистику флуктуаций и
соответствуют представлениям о структурной турбулентности.
Результирующие транспортные процессы являются нелокальными,
недиффузионными и обладают рядом характерных свойств, аналогичных
тем, что наблюдаются в реальных экспериментах. К числу таких
свойств относятся самосогласованность профилей давления и
плотности плазмы, L-H-переходы, пинч примесей и другие.