ناپایداری پارامتریک (پراکندگی رامان) در پلاسما

یکی از مهم ترین روش ها در گرمادهی به پلاسما تزریق امواج الکترومغناطیسی به داخل آن است. ناپایداری های پارامتریک به دنبال تزریق موج در پلاسما با توجه به برقراری شرایط تطبیقی برای فرکانس و عدد موج می توانند رخ دهند. یکی از این ناپایداری ها که بیش از بقیه مورد توجه قرار گرفته است ناپایداری پراکندگی رامان القایی است که در طی آن یک موج پمپ الکترومغناطیسی به یک موج الکترومغناطیسی دیگر و یک موج لانگمیر تبدیل خواهد شد. مکانیسم این فرآیند ازطریق نیروی پوندرموتیو قابل توجیه است. این نیرو از طریق مدوله کردن امواج فرکانس بالا امکان جفت شدگی آن ها را با امواج فرکانس پایین فراهم می آورد. برای پلاسمای فوق چگال که در محصورسازی به روش لختی به کار می رود، به منظور گرمادهی به پلاسما از پرتوهای لیزری استفاده می شود که به دنبال آن ناپایداری پراکندگی رامان القایی رخ می دهد. پارامتر مهم در بررسی این ناپایداری، آهنگ ناپایداری است که برای پرتو نور لیزری به شدت پرتو و چگالی پلاسما وابسته است. گیر اندازی الکترونی توسط پتانسیل موج نیز آهنگ ناپایداری را تغییر خواهد داد به گونه ای که باعث یک جابه جایی فرکانسی و ایجاد نوسان در آهنگ ناپایداری می شود. در نواحی دور از شرایط تشدیدی امواج دختر حاصل می توانند میرایی لانداو را تجربه کنند که منجر به انتقال انرژی به الکترون های پلاسما و در نهایت گرم شدن پلاسما می شود. برای گرم کردن پلاسمای چگال در محصورسازی به روش مغناطیسی نیز از تزریق امواج رادیویی استفاده می شود. در این حالت نیز ناپایداری پراکندگی رامان القایی رخ می دهد. آهنگ ناپایداری در این روش به فرکانس موج تزریقی و چگالی پلاسما به شدت وابسته است به طوری که برای موج پمپ فرودی با فرکانس های 28، 58، 128و 138گیگاهرتز برای توکامک nstx، آهنگ ناپایداری برای فرکانس 28گیگاهرتز دو مرتبه بزرگتر از فرکانس 128گیگاهرتز است. مقدار بالای آهنگ ناپایداری به دست آمده برای فرکانس 28گیگاهرتز که میرایی شدیدی را نسبت به سه فرکانس دیگر به دنبال دارد، نشان می دهد که این فرکانس کارآمد تر از سه فرکانس دیگر در بحث گرمادهی برای توکامک nstx است. با افزایش فرکانس موج تزریقی و تقویت میدان الکتریکی، نیروی پوندرموتیو کاهش می یابد و به دنبال آن آهنگ ناپایداری نیز به شدت کاهش خواهد یافت. پارامترهای دیگری همچون دمای پلاسما و k^2 ?_d^2 (که معیاری از میزان میرایی امواج در پلاسما است) نیز در آهنگ ناپایداری موثرند به طوری-که افزایش این دو پارامتر باعث افزایش آهنگ ناپایداری می شود. افزایش این دو پارامتر در ارتباط مستقیم با رشد موج لانگمیر می باشد چرا که تحول موج لانگمیر تغییرات آهنگ ناپایداری را به طور کامل نشان می دهد. با توجه به افزایش میرایی لانداو با افزایش k^2 ?_d^2 و نیاز به رشد اولیه ناپایداری، دست یابی به یک مقدار بهینه برای این پارامتر ضروری است.