Plasma current and conductivity effects on hose instability

Abstract

Hose instability dispersion relations, which include a self-consistent treatment of the spatial and temporal evolution of plasma conductivity and plasma current, are derived for a relativistic beam propagating in weakly ionized gas. A simplified conductivity model is used which neglects temperature dependence of the electron mobility. In some regimes the results are dramatically different from those found previously for a beam propagating in a fixed conductivity channel. For example, the hose growth rate is found to decrease with increasing current Ib for a beam propagating in initially neutral gas, even though the plasma return current fraction increases rapidly with Ib. As another example, it is found that an externally driven discharge current can completely eliminate hose instability in a fixed conductivity channel, but causes only a weak decrease in growth rate when the plasma conductivity is modeled self-consistently. OFF

Уравнение Огибающей Релятивистского Электронного Пучка, Распространяющегося По Омическому Плазменному Каналу При Развитии Резистивной Шланговой Неустойчивости

“…Последнее условие означает, что РЭП находится на линейной стадии разви-тия РШН [11][12][13][14][15][16][17]. В этой ситуации можно считать, что искажение радиального профиля плотности тока пучка J bz 0 (r ⊥ ) несущественно [11,12].…”

“…В последние три десятилетия внимание зарубежных, а также отечественных исследователей привлекают во-просы транспортировки релятивистских электронных пучков (РЭП) в плотных и разреженных газоплазменных средах [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17]. Особый интерес представляет изучение деструктивных процессов, влияющих на динамику РЭП, таких как поперечная дисперсия пучка, разного рода крупномасштабные неустойчивости, эрозия фронталь-ной части пучка.…”

“…Известно, что в результате развития крупномасштаб-ной резистивной неустойчивости с азимутальным чис-ломm = 1 или так называемой резистивной шланго-вой неустойчивости (РШН) РЭП, распространяющийся в плотной газоплазменной среде по предварительно созданному плазменному каналу, может быть смещен относительно оси указанного канала, вдоль которого он распространяется [11][12][13][14][15][16][17]. При этом ось симметрии коллективного самосогласованного электромагнитного поля в силу резистивности газоплазменной фоновой среды будет отставать от оси пучка.…”

Моделирование Динамики Резистивной Шланговой Неустойчивости Релятивистского Электронного Пучка, Распространяющегося В Омическом Плазменном Канале Произвольной Проводимости

“…В большей части исследований по динамике РШН РЭП [5][6][7][8] предполагается, что скалярная омическая проводимость фоновой газоплазменной среды весьма велика. При этом выполняется условие…”

“…С помощью невозмущенных и возмущенных ком-понент редуцированных уравнений Максвелла, полу-ченных в [7,8], нетрудно сформулировать следующие уравнения: Здесь A * = A z − ϕ (A z − z -компонента векторного по-тенциала коллективного электромагнитного поля систе-мы плазма−пучок, ϕ -скалярный потенциал коллек-тивного электрического поля), индексы " 0" и " 1" отно-сятся соответственно к невозмущенным и возмущенным величинам, ξ m и ξ c -соответственно монопольная ски-новая длина (длина, на которой происходит магнитная нейтрализация) и пространственный масштаб зарядовой компенсации в рассматриваемой задаче.…”