異氰化物

[拼音]:ciliuti jinglixue

[外文]:magneto-fluid statics

磁流體力學的一個分支,研究導電流體在磁場力作用下的靜平衡問題。在磁場作用於流體中的電流時,一般會使流體流動;如果磁場力同流體的壓強梯度平衡,則流體保持靜止。研究這種平衡對受控熱核反應有重要意義,可以利用磁場約束溫度達億度量級的等離子體。

在靜止狀態下,作用於流體微團 Q上的體積力-墷p(p為流體壓強)同磁場

B

作用於電流密度

J

上的力密度

J

×

B

(見洛倫茲力)是平衡的,即墷p=

J

×

B

(圖1)。在天體問題中有時還須考慮引力的作用。從圖1中可以看出:壓強梯度墷p垂直於電流和磁場;沿磁力線和電流線的壓強不變。若磁力線繞成一個閉合曲面(即磁面)而把等離子體包起來,則磁面就是等壓面。在受控熱核反應裝置中,就是利用磁面一層層地把等離子體約束起來,壓強從裡層到外層逐漸下降為零。電流線位於同墷p相垂直的面上,故磁面也是電流面。

根據磁流體靜平衡而設計的磁約束結構主要有:

(1)線箍縮在圓柱形放電管中通以強大的軸向電流以壓縮等離子體的磁結構(圖2)。沿管軸向流動的電流密度

J

產生角向(環繞圓管的)磁場

B

。作用在圓柱等離子體中任一點Q的磁場力有兩上分力;一是磁向心力;另一是負磁壓梯度,指向圓心。這兩個分力同負壓強梯度平衡。線箍縮是重要的靜磁結構之一,但其中等離子體的平衡是不穩定的。

(2)角箍縮又稱θ箍縮,與線箍縮不同的是電流方向和磁場方向互換(圖3)。在包圍放電管的金屬導體中突然放電,在金屬導體和等離子體柱之間的區域中產生均勻軸向磁場B。由於趨膚效應,磁場不能透入等離子體,故在等離子體表面感應出同放電電流相反的角向電流,因而等離子體柱就在磁場力作用下被箍縮。這時,等離子體表面受到一和壓強p大小相等但方向相反的磁壓B2/2μe作用而維持平衡(μe為磁導率)。

(3)環形軸對稱磁約束結構線箍縮和角箍縮的共同缺點是等離子體中的粒子會從兩端逸出,為此研製出箍縮等離子體的環形軸對稱環流器託卡馬克(Tokamak)。這種裝置的每一層磁力線和電流線都各繞成同一個閉合曲面(圖4),這些曲面稱為磁面或電流面。磁場力

J

×

B

指向等離子體內部。每一層磁面都是等壓面;等離子體環中心壓強最高,壓強從中心到外層逐層降低為零。因此,等離子體環完全可以通過磁場力來箍縮。

參考書目

V.C.A.Ferraro and C. Plumpton, Introduction toMagneto-fluid Mechanics,Oxford,Univ.Press,London,1961.