電漿物理學/附錄B 典型參數與尺度

磁約束聚變（托卡馬克）

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

恆星器

• 三維場位形，$B_{0}\approx 1\sim 3\,\mathrm {T}$
• 長脈衝穩態運行參數與托卡馬克相當

ICF 靶丸

• 半徑 $R\sim 1\,\mathrm {mm}$
• 峰值密度 $\rho \sim 100\sim 1000\,\mathrm {g\,cm^{-3}}$
• 熱斑溫度 $T\sim 5\sim 10\,\mathrm {keV}$
• 面密度 $\rho R\sim 0.2\sim 1\,\mathrm {g\,cm^{-2}}$

空間電漿體

• 太陽風密度 $n\sim 1\sim 10\,\mathrm {cm^{-3}}$，$B\sim 1\sim 10\,\mathrm {nT}$
• 地磁層電漿體片 $n\sim 0.1\sim 1\,\mathrm {cm^{-3}}$，$B\sim 10\sim 50\,\mathrm {nT}$

實驗室放電

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

特徵尺度估算

• Alfvén 速度 $v_{A}={\frac {B}{\sqrt {\mu _{0}n_{i}m_{i}}}}$
• 聲速 $c_{s}={\sqrt {\frac {\gamma k_{B}T_{e}}{m_{i}}}}$（電漿體近似）
• 電流皮膚深度 $\delta _{s}=c/\omega _{pe}$
• 碰撞自由程 $\lambda _{\mathrm {mfp} }\sim {\frac {v^{4}}{ne^{4}\ln \Lambda }}$

時間尺度

• 迴旋時間 $\tau _{c}=2\pi /\Omega$
• 能量約束時間 $\tau _{E}$（裝置與模式相關）
• 渦旋周轉時間 $\tau _{nl}\sim \ell /\delta u$

備註

• 數值範圍為量級估計，具體取決於裝置與工況。