有限磁化プラズマのカオス的振る舞い

有限磁化等离子体的混沌行为

基本信息

批准号：
09878089
负责人：
河合良信
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

有限磁化プラズマ中に励起されるフルート波やドリフト波が、その振幅が大きくなるとカオス状態に移行するかどうかを明らかにすることを目的として実験を行い、以下の成果を得た。(1)磁気ミラー型プラズマ発生装置(直径29cm)に、周波数2.45GHz(最大5kW)のマイクロ波をTEllモードで印加し、電子サイクロトロン共鳴によりECRプラズマを生成した。この時、磁化プラズマの密度勾配に起因する不安定性を観測した。不安定性はプローブで受信し、オッシロスコープで時系列データを取り、周波数スペクトルをスペクトラムアナライザーで測定した。この結果、この不安定性はマイクロ波パワー、圧力、磁場強度、磁場勾配に強く依存することが分かった。(2)あるマイクロ波パワーでイオン飽和電流が急激に増大する「モードジャンプ」が観測された。この「モードジャンプ」が異常波(X波)の高域混成波共鳴条件で起きることを見出した。(3)2次元駆動装置を用いて不安定波動の波長測定を行い、不安定波動がm=2-3のフルート波であることが分かった。(4)フルート波の時系列データから相空間の軌道を求めた結果、不安定波動が乱れてくると間欠的に振る舞い、カオス状態になることを見出した。以上のことから、ECRプラズマ中で励起される低周波はフルート波であり、間欠運動を経てカオスに至っていることが明らかになった。今後は、「モードジャンプ」とカオスの関係を調べ、さらにECRプラズマ中のカオスの発生機構を明らかにすることにより、有限磁化プラズマ中のカオス現象がプラズマの均一性に及ぼす影響を研究する必要がある。

我们进行了一项实验，以了解有限磁化等离子体中的槽波和漂移波是否会随着振幅的增加而激发到混沌状态，并获得了以下结果。 (1)将频率为2.45GHz(最大5kW)的微波以TEll模式施加到磁镜型等离子体发生器(直径29cm)，通过电子回旋共振产生ECR等离子体。此时，我们观察到由磁化等离子体的密度梯度引起的不稳定。使用探头检测不稳定性，使用示波器获取时间序列数据，并使用频谱分析仪测量频谱。结果表明，这种不稳定性很大程度上取决于微波功率、压力、磁场强度和磁场梯度。 (2)观察到在一定微波功率下离子饱和电流快速增加的“模式跳跃”。我们发现这种“模态跳跃”发生在异常波（X波）的高频混合波谐振条件下。 (3)利用二维驱动装置测量了不稳定波的波长，发现不稳定波为m=2-3的槽纹波。 (4)通过从笛波的时间序列数据中寻找相空间轨迹，我们发现当不稳定波受到干扰时，它们会表现出间歇性并变得混沌。由上可知，ECR等离子体中激发的低频波是笛波，通过间歇运动达到混沌。未来有必要通过研究“模式跳跃”与混沌之间的关系，阐明ECR等离子体中混沌产生的机制，研究有限磁化等离子体中的混沌现象对等离子体均匀性的影响。