低能质子环束流与等离子体相互作用过程的一维混合模拟研究

运用一维混合模拟方法,研究了垂直于等离子体磁场入射的低能质子环束流与等离子体的相互作用过程.结果显示:由质子环束流激发的等离子体波首先经历指数式快速增长的线性阶段,随后出现饱和、衰减和相对稳定的非线性阶段.在线性阶段,质子束投掷角散射使波模共振作用迅速减弱,波的增长很快出现饱和.随后,持续的投掷角散射,使入射质子在速度空间从环状分布渐变为均匀分布,同时初始阶段的右手共振不稳定性逐渐消失,在最后相对稳定阶段只存在阿尔芬波.研究发现,背景等离子体的有效加热始于非线性阶段,等离子体波的形成有助于将质子束动能转换为背景等离子体的热能.