淺談關于等離子體的弛豫和輸運

非熱平衡等離子體中向平衡態過渡出現的過程可分為弛豫和輸運兩類。前者是從非熱平衡速度分布向熱平衡麥克斯韋分布過渡的過程，后者是描寫穩定的非熱平衡態有物質、動量、能量等在空間流動時的過程。弛豫過程一般通過各種弛豫時間來描述。這里最基本的是帶電粒子間的碰撞過程。【低溫等離子設備】

  帶電粒子間的作用力是長程庫侖力，一個粒子可以同時和德拜長度范圍內的多個粒子發生作用，它們之間可以產生近碰撞（兩個粒子近距離碰撞）和遠碰撞（一個粒子和距離較遠的多個粒子碰撞）。遠碰撞的作用大大超過近碰撞，這是等離子體中帶電粒子碰撞的一個特點。碰撞時間和平均自由程 l都主要由遠碰撞決定。它們是（采用高斯單位制）式中T為溫度，單位為電子伏,m、n為粒子質量及數密度，e為電子電荷,lnΛ為庫侖對數，它反映遠碰撞的效應。【常壓等離子設備】

  對于高溫等離子體,有三個比較重要的弛豫時間:縱向減速時間 t// ，橫向偏轉時間 t^ ,能量均化時間 tE 。電子和離子的弛豫時間并不相同。一個初始為非熱平衡的等離子體，經過碰撞，電子會首先達到熱平衡，爾后離子達到熱平衡，最后達到電子和離子之間的熱平衡。  等離子體中的輸運過程包括電導、擴散、粘性和熱導等，它們具有某些特點。特點之一是雙極擴散。例如電子擴散時，電子和離子間的靜電力會使離子跟著一起擴散，結果電子的擴散減慢了,離子的擴散加快了,最后這二者是以相同的速率擴散，這稱為雙極擴散。另一個特點是處在磁場中的等離子體，沿磁場的輸運基本上不受磁場的影響，但橫越磁場的輸運卻受到磁場的阻擋。【真空等離子清洗機】 

  處于環形磁場中的高溫稀薄等離子體，磁場梯度引起的漂移會改變約束粒子的軌道，從而加大了遷移自由程，這就大大提高輸運系數。分析這種磁場位形所得到的輸運理論名為新經典理論，它仍然是一種碰撞理論。在受控熱核聚變的研究中，這種理論很重要，它在一定程度上解釋了環形裝置中觀察到的較大的離子熱導等輸運系數。

  根據目前托卡馬克等的實驗結果，某些輸運系數如電子熱導等有時明顯大于新經典理論的結果。在慣性約束聚變及其他某些實驗中，發現輸運系數明顯小于經典理論的結果。凡是碰撞理論無法解釋的輸運現象就稱為反常輸運。【真空等離子表面處理機】

目前流行的觀點是，反常輸運是由湍流等非線性過程所引起。反常輸運已成為當前聚變理論研究中的一個重大課題，因為它關系到能否有效地約束住等離子體的粒子和能量。

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