Effects of nonuniform radial electric fields on plasma low-frequency stability

Summary

The stability of a low-β magnetized plasma column, in the presence of radial nonuniform electric fields, has been numerically investigated in a weakly collisional regime. The analysis has been done for electrostatic low-frequency perturbations of the drift type. Numerical results for the frequency and the growth of the waves are presented as a function of the electric-field amplitude and the dimensionless parameter $\varepsilon ^* = \omega ^* v_{ei} /k_\parallel ^2 v_e^2 (\omega ^*$ being the drift frequency,v _ei the electron-ion collision frequency,v _e the electron thermal speed andk _ll the wave number component parallel to magnetic lines). It is shown that in the presence of a nonuniform electric field more than one mode can be unstable.

Riassunto

Si è studiata la stabilità di una colonna di plasma magnetizzato a bassoβ ed in regime debolmente collisionale in presenza di campi elettrici radiali non uniformi. L’analisi di stabilità è stata fatta per oscillazioni elettrostatiche di bassa frequenza del tipo di deriva. Si presentano risultati numerici per la frequenza ed il tasso di cresoita delle onde in funzione dell’ampiezza del campo elettrioo e del parametro adimensionale $\varepsilon ^* = \omega ^* v_{ei} /k_\parallel ^2 v_e^2 (\omega ^*$ la frequenza di deriva,v _ei la frequenza di collisione fra elettroni e ioni,v _e la velocità termica elettronioa ek _ll il numero d’onda in direzione parallela al campo magnetieo). Si fa vedere che più di un modo di oscillazione può divenire instabile in presenza del campo elettrico non uniforme.

Резюме

При наличии радиальн ых неоднородных электрических полей была численно исслед ована устойчивость н амагниченного столб а плазмы. Был устойчивость намагн иченного столба плаз мы. Был проведен анали з для электростатиче ских низкочастотных возмущений дрейфово го типа. Численные проведен анализ для э лектростатических н изкочастотных возму щений дрейфового тип а. Численные результа ты для частоты и образ ования волн представ лены с виде функции ам плитуды электрq низкочастотных возм ущений дрейфового ти па. Численные результ аты для частоты и обра зования волн предста влены с виде функции а мплитуды электричес кого поля и безразмер ного параметра gе* = ω*gv_ei/k ²_∥ υ ²_e (где ω* есть частота дрейфа, gv_ei частота результаты для часто ты и образования волн представлены с виде ф ункции амплитуды эле ктрического поля и бе зразмерного парамет ра gе* = ω*gv_ei/k ²_∥ υ ²_e (где ω* есть частота дрейфа, gv_ei част ота электрон-ионных с оударений, υ_e теплова я скорость электрона и k_∥ компонента волно вого вектора, п представлены с виде ф ункции амплитуды эле ктрического поля и бе зразмерного парамет ра gе* = ω*gv_ei/k ²_∥ υ ²_e (где ω* есть частота дрейфа, gv_ei част ота электрон-ионных с оударений, υ_e теплова я скорость электрона и k_∥ компонента волно вого вектора, паралле льная магнитным лини ям). Показывается, что п ри наличии неоднород ного электрического поля б поля и безразмерного параметра gе* = ω*gv_ei/k ²_∥ υ ²_e (г де ω* есть частота дрей фа, gv_ei частота электрон-ионных соударений, υ_e тепловая скорость эл ектрона и k_∥ компонен та волнового вектора, параллельная магнит ным линиям). Показывае тся, что при наличии не однородного электри ческого поля более че м одна мода может быть неустойчивой. есть частота дрейфа, gv_ei частота электрон-ион ных соударений, υ_e теп ловая скорость элект рона и k_∥ компонента в олнового вектора, пар аллельная магнитным линиям). Показывается, что при наличии неодн ородного электричес кого поля более чем од на мода может быть неу стойчивой. соударений, υ_e теплов ая скорость электрон а и k_∥ компонента волн ового вектора, паралл ельная магнитным лин иям). Показывается, что при наличии неодноро дного электрическог о поля более чем одна м ода может быть неусто йчивой. компонента волновог о вектора, параллельн ая магнитным линиям). П оказывается, что при н аличии неоднородног о электрического пол я более чем одна мода м ожет быть неустойчив ой. линиям). Показывается, что при наличии неодн ородного электричес кого поля более чем од на мода может быть неу стойчивой. электрического поля более чем одна мода мо жет быть неустойчиво й. неустойчивой.