プラズマ
高温・高密度の燃料プラズマによる熱核融合反応を利用した核融合発電には、磁場閉じ込め方式と慣性閉じ込め方式がある。
磁場閉じ込め方式では高磁場で閉じ込めた水素プラズマを利用する。
慣性閉じ込め方式では燃料となる水素の同位体を詰めた小球(燃料ペレット)に対し周囲からレーザーや粒子ビームを照射し、急激に圧縮(爆縮)して、瞬間的に熱核融合反応を起こす。
核融合プラズマから電力を得る手法の一種にMHD発電がある。これは、荷電粒子が磁場を横切る際に発生する起電力を利用するものである。粒子の運動エネルギーを直接電気エネルギーに変えることが出来るため、高い変換効率が実現可能である。タービンを用いた熱-電気変換効率が30%程度であることを考えると、プラズマの直接発電は画期的である。
微視的不安定性はプラズマ粒子の速度分布が重要となる不安定性である。2流体不安定性は、静止したプラズマに高速な荷電粒子ビームが入射するとき、僅かな電場の乱れが、荷電粒子ビームの粗密を成長させる不安定性である。速度空間不安定性はプラズマ粒子の速度分布が方向によって大きく異なるときや、荷電粒子ビームの入射などにより速度関数が複数のピークを持つ場合に起きる不安定性である。
プラズマは、温度、密度が空間的に一様であり、速度分布がマクスウェル分布であるとき安定である。これ以外の場合は、何らかの不安定性が励起されて安定な状態に戻ろうとする。プラズマの不安定性は巨視的不安定性と微視的不安定し大別される。以下では、各不安定性について示す。