[科普中国]-宏观不稳定性

宏观不稳定性是指可以用磁流体模型来描述的一类等离子体不稳定性。具体来说：在磁压强与等离子体压强处于力学平衡的磁化等离子体内，偶然产生的某些小扰动——例如来自等离子体内部的电磁或气体动力学扰动——得不到抑制，反而因磁场与等离子体之间的相互作用而增强，发展成释放等离子体内能和磁能的大幅度整体运动。这里说的磁能，是磁场由于约束等离子体，相对于原来真空磁场畸变而贮藏的能量。

宏观不稳定性可使高温等离子体与器壁相碰，导致严重的能量损失。某些宏观不稳定性甚至使等离子体在微秒量级的时间内整体瓦解。所以，宏观不稳定性是磁场约束等离子体的首要障碍。

一般按照宏观不稳定性的驱动原因及扰动特点来对它们进行分类。宏观不稳定性的种类繁多，现已查明者就在十四种以上。其中最常见而且最危险的是：腊肠型、扭曲型、槽纹型、局部气泡型、撕裂型、破裂型等不稳定性。

科学家们经过数十年艰苦探索，对各种宏观不稳定性的本质已予以初步澄清。与此同时还找到了一些克服β等离子体内主要宏观不稳定性的磁约束原理。它们是：

（1）用于等离子体柱的强轴向场（或纵场）原则（能克服腊肠型与扭曲模型）；

（2）最小B（或称磁阱）原则（能克服槽纹型）；

（3）磁剪切原则（能克服大多数宏观不稳定模型）；

（4）用于托卡马克及仿星器一类环形磁约束场的克鲁斯卡尔-萨夫兰诺夫极限原则。

对于高β等离子体，至今未找到很有效的方法克服其宏观不稳定性。目前采用的反馈稳定法与导体壳稳定法可克服一部分宏观不稳定性。1

本词条内容贡献者为:

宋培峰 - 高级工程师 - 环境保护部核与辐射安全中心