Cómo se reduce el transporte de plasma por la fuerza del campo magnético externo es de gran preocupación en el estudio del confinamiento magnético del plasma de fusión. La difusión de plasma puede clasificarse por la difusión clásica de escala B - 2 , la difusión de Bohm se supone que sigue la escala B - 1 y la difusión Hsu de escala B -3/2 . [1] Aquí, B es el campo magnético externo.
Los campos eléctricos fluctuantes de baja frecuencia pueden hacer que las partículas ejecuten la deriva ExB. Debido a la naturaleza de largo alcance de la interacción de Coulomb, el tiempo de coherencia del campo eléctrico es lo suficientemente largo como para permitir un flujo prácticamente libre de partículas a través de las líneas de campo. Por lo tanto, cuando no existe otro mecanismo de decoherencia, el transporte sería el único mecanismo para limitar la ejecución de su propio curso y dar como resultado la difusión de Bohm de escala 1/B en un plasma 2D. [2] [3] [4]
En un plasma 3D, la decoherencia paralela (la decoherencia a lo largo de la línea de campo) es lo suficientemente significativa como para reducir el transporte de derivas ExB a solo la difusión clásica. [5] Sin embargo, hay armónicos de ciclotrón que pueden causar difusión de resonancia en el espacio de velocidad, lo que conduce a un aumento ilimitado del radio de Larmor y a la difusión de partículas. Hsu, Wu, Agarwal y Ryu en 2013 propusieron este mecanismo de difusión efectivo mediante los efectos combinados de la deriva ExB y la resonancia del ciclotrón.
Dado que el armónico del ciclotrón está en sintonía con el giro de la partícula, es efectivamente estacionario visto por las partículas, pero debilitado por el efecto del radio de Larmor finito (FLR), es decir, I 1 (λ)e λ ~λ≡k ⊥ 2 ρ 2 <<1 en el espectro de fluctuación térmica , donde k ⊥ es el número de onda perpendicular al campo magnético y ρ≡v th /Ω es el giroradio del plasma, v th la velocidad térmica y Ω la girofrecuencia. Cuando la decoherencia paralela, caracterizada por 1/k || v th , y el amortiguamiento difusivo perpendicular, caracterizado por k ⊥ 2D, están en la misma escala de tiempo, es decir, Ω>>k ⊥ 2 D~k || v th >>ν c , da como resultado un coeficiente de difusión
La energía del campo eléctrico de las fluctuaciones térmicas es una fracción de la energía térmica de las partículas dada por δE 2 ~ε p n 0 k B T, donde ε p es el parámetro del plasma. Por lo tanto, el valor D renormalizado da la difusión Hsu de la escala 1/B 3/2 .