电浆物理学/附录B 典型参数与尺度

磁约束聚变（托卡马克）

• $B_{0}=2\sim 7\,\mathrm {T}$
• $n_{e}=10^{19}\sim 10^{20}\,\mathrm {m^{-3}}$
• $T_{e},T_{i}=1\sim 20\,\mathrm {keV}$
• $q_{95}=2\sim 8$
• 边界热通量 $1\sim 10\,\mathrm {MW\,m^{-2}}$

恒星器

• 三维场位形，$B_{0}\approx 1\sim 3\,\mathrm {T}$
• 长脉冲稳态运行参数与托卡马克相当

ICF 靶丸

• 半径 $R\sim 1\,\mathrm {mm}$
• 峰值密度 $\rho \sim 100\sim 1000\,\mathrm {g\,cm^{-3}}$
• 热斑温度 $T\sim 5\sim 10\,\mathrm {keV}$
• 面密度 $\rho R\sim 0.2\sim 1\,\mathrm {g\,cm^{-2}}$

空间等离子体

• 太阳风密度 $n\sim 1\sim 10\,\mathrm {cm^{-3}}$，$B\sim 1\sim 10\,\mathrm {nT}$
• 地磁层等离子体片 $n\sim 0.1\sim 1\,\mathrm {cm^{-3}}$，$B\sim 10\sim 50\,\mathrm {nT}$

实验室放电

• 密度 $10^{14}\sim 10^{18}\,\mathrm {m^{-3}}$
• 温度 $1\sim 100\,\mathrm {eV}$
• 压力 $10^{-3}\sim 10^{-1}\,\mathrm {Pa}$

特征尺度估算

• Alfvén 速度 $v_{A}={\frac {B}{\sqrt {\mu _{0}n_{i}m_{i}}}}$
• 声速 $c_{s}={\sqrt {\frac {\gamma k_{B}T_{e}}{m_{i}}}}$（等离子体近似）
• 电流皮肤深度 $\delta _{s}=c/\omega _{pe}$
• 碰撞自由程 $\lambda _{\mathrm {mfp} }\sim {\frac {v^{4}}{ne^{4}\ln \Lambda }}$

时间尺度

• 回旋时间 $\tau _{c}=2\pi /\Omega$
• 能量约束时间 $\tau _{E}$（装置与模式相关）
• 涡旋周转时间 $\tau _{nl}\sim \ell /\delta u$

备注

• 数值范围为量级估计，具体取决于装置与工况。