научный журнал по физике Физика плазмы ISSN: 0367-2921

Архив научных статейиз журнала «Физика плазмы»

  • О РОЛИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО И МАГНИТНОГО УДЕРЖАНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ С ПОЛЫМ КАТОДОМ В НЕОДНОРОДНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

    БОЛБУКОВ В.П., ВОЛОСОВА М.А., ГРИГОРЬЕВ С.Н., МЕЛЬНИК Ю.А., МЕТЕЛЬ А.С. — 2015 г.

    Исследуется тлеющий разряд с удержанием электронов в электростатической ловушке, образованной цилиндрическим полым катодом и отрицательными по отношению к нему плоской мишенью на дне катода и сеткой, перекрывающей его выходное отверстие. При давлении 0.2-0.4 Па доля δ == 0.13 распыляющих мишень ионов от общего числа ионов, эмитируемых однородной плазмой разряда, соответствует отношению ее площади к сумме площадей катода, сетки и мишени. При наложении неоднородного магнитного поля с линиями, проходящими через центр мишени, где индукция достигает 35 мТл, и пересекающими сетку, полый катод и периферию мишени, где линии имеют арочную конфигурацию, его влияние на разряд зависит от магнитной индукции B о на границе мишени. При B о = 1 мТл вклад в ионизацию электронов, эмитированных на периферии мишени и азимутально дрейфующих в арочном поле, незначителен. Однако благодаря ионизации газа эмитированными катодом и осциллирующими внутри него быстрыми электронами, которых магнитное поле вынуждает чаще подлетать к мишени, δ возрастает в 2 раза, а концентрация плазмы вблизи мишени становится в два с лишним раза выше, чем у сетки. При B o = 6 мТл вклад в ионизацию газа вблизи мишени эмитированных ее поверхностью электронов повышается, и δ возрастает еще в 2 раза. При напряжении между катодом и мишенью от нуля до 3 кВ ток в ее цепи падает до нуля с уменьшением до нуля напряжения между анодом и катодом.

  • ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ НА СМЕСИ ПАРОВ ДИБРОМИДА РТУТИ И АРГОНА

    МАЛИНИН А.Н., МАЛИНИНА А.А. — 2015 г.

    Представлены результаты исследований оптических характеристик и параметров газоразрядной плазмы барьерного разряда на смеси паров дибромида ртути и аргона, которая являлась рабочей средой эксиплексного газоразрядного излучателя. Установлены парциальные давления паров дибромида ртути и аргона 0.6 кПа и 114.4 кПа соответственно, при которых наблюдалась максимальная средняя и импульсная мощности излучения в сине-зеленой спектральной области (λmax = 502 нм). Численным моделированием определены: функции распределения электронов по энергиям, транспортные характеристики, удельные потери мощности разряда на электронные процессы, концентрация и температура электронов, а также константы скоростей процессов упругого и неупругого рассеяния электронов на компонентах рабочей смеси и их зависимости от величины приведенной напряженности электрического поля. Константа скорости процесса, приводящего к образованию эксиплексных молекул монобромида ртути, составляет величину 8.1 × 10-15 м3/c для приведенного поля E / N = 20 Тд, при котором в условиях эксперимента наблюдалась максимальная мощность излучения в сине-зеленой спектральной области.

  • ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ РАСПАД НЕОБЫКНОВЕННОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ В РЕЛЯТИВИСТСКОЙ ПЛАЗМЕ

    ДОРОФЕЕНКО В.Г., КРАСОВИЦКИЙ В.Б., ТУРИКОВ В.А. — 2015 г.

    Рассмотрена параметрическая неустойчивость необыкновенной электромагнитной волны в плазме, предварительно нагретой до релятивистской температуры. Получена и исследована автомодельная система нелинейных уравнений в полных производных, учитывающая “тепловую” массу электронов. Малые возмущения параметров нагретой плазмы проанализированы на основе дисперсионного уравнения, определяющего фазовые скорости быстрой и медленной необыкновенных волн в линейном приближении. В отличие от холодной плазмы зона непрозрачности в области частот, превышающих верхнегибридную частоту электронов, исчезает, и асимптоты обеих ветвей сближаются. Теоретический анализ системы нелинейных уравнений показал, что инкремент распадной неустойчивости растет с увеличением начальной температуры электронов плазмы. Этот результат на качественном уровне подтверждается выполненным в работе численным моделированием процесса нагрева плазмы инжектированным из вакуума лазерным импульсом.

  • ПРОТЯЖЕННЫЕ ПЛАЗМЕННЫЕ КАНАЛЫ В ВОЗДУХЕ, СОЗДАННЫЕ УФ-ЛАЗЕРОМ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ РАЗРЯДАМИ

    ЗВОРЫКИН В.Д., ИОНИН А.А., ЛЕВЧЕНКО А.О., СЕЛЕЗНЕВ Л.В., СИНИЦЫН Д.В., СМЕТАНИН И.В., УСТИНОВСКИЙ Н.Н., ШУТОВ А.В. — 2015 г.

    Представлены основные результаты цикла экспериментальных и теоретических исследований авторов по созданию протяженных слабоионизованных плазменных каналов в атмосферном воздухе УФ лазерным излучением с длиной волны 248 нм и их использованию для управления длинными высоковольтными разрядами. Рассмотрены основные механизмы ионизации воздуха УФ лазерными импульсами с длительностями от 100 фс до 25 нс при интенсивностях в диапазонах3 × 1011 -1.5 × 1013 и 3 × 106 -3 × 1011 Вт/см2 соответственно, что ниже порога оптического пробоя га-за, а также основные процессы релаксации в плазме с плотностью 109-1017 см-3. Показано, что для создания плазменных каналов в воздухе перспективно использовать амплитудно-модулированные УФ-импульсы, состоящие из цуга субпикосекундных импульсов, эффективно нарабатывающих первичные фотоэлектроны, и длинного УФ-импульса, компенсирующего прилипание электронов и поддерживающего концентрацию свободных электронов в плазме. Реализованы различные режимы генерации и усиления цугов субпикосекундных импульсов субтераваттной мощности и амплитудно-модулированных УФ-импульсов с энергией несколько десятков джоулей на гибриднойTi:сапфир-KrF лазерной установке ГАРПУН-МТВ. Экспериментально и теоретически изучены филаментация УФ лазерных пучков такой мощности при распространении в воздухе на расстояния до 100 м и параметры соответствующих плазменных каналов. Исследованы лазерное инициирование и управление траекторией высоковольтных электрических разрядов при помощи УФ-импульсов с амплитудной модуляцией, а также пространственно-временная структура пробоя воздушных промежутков длиной до 80 см.

  • СТОЛКНОВЕНИЕ ПЛОСКИХ ВОЛН ТЕРМОЯДЕРНОЙ ДЕТОНАЦИИ В ПРЕДВАРИТЕЛЬНО СЖАТОЙ DT-СМЕСИ

    ХИЩЕНКО К.В., ЧАРАХЧЬЯН А.А. — 2015 г.

    Рассматривается одномерная задача о симметричном облучении плоского слоя DT-горючего толщиной 2 H и плотностью ρ0 100ρs, где ρs - плотность DT-горючего в твердом состоянии при атмосферном давлении и температуре 4 К, двумя одинаковыми моноэнергетическими пучками протонов с кинетической энергией 1 МэВ, интенсивностью 1019 Вт/см2 и длительностью 50 пс. Задача ставится в рамках одножидкостной двухтемпературной гидродинамики и учитывает уравнение состояния водорода, электронную и ионную теплопроводность, кинетику DT-реакции, собственное излучение плазмы и ее нагрев α-частицами. В результате облучения в горючем возникают движущиеся навстречу друг другу детонационные волны, к фронтам которых примыкают волны разрежения. Эффективность реакции DT-синтеза после столкновения (отражения от плоскости симметрии) детонационных волн связана с пространственной однородностью термодинамических функций между фронтами расходящихся детонационных волн (между плоскостью симметрии и00отраженной детонационной волной). При H ρ ≈ 1 г/см2 коэффициент усиления G ≈ 200, при H ρ ≈ 5 г/см2 - G > 2000. Применительно к зажигаемой с торцов цилиндрической мишени, в которой цилиндр с горючим окружен тяжелой замагниченной оболочкой, найденные значения коэффициентов выгорания и усиления являются максимально возможными. Для оценки энергии зажигания цилиндрической мишени E ig с помощью решений одномерной задачи развита квазиодно-мерная модель. Предполагается, что основной механизм, определяющий зажигание мишени, - нагрев горючего энергией α-частиц. Траектории α-частиц ограничиваются цилиндрической поверхностью заданного радиуса, который является параметром метода и отождествляется с радиусом горючего в мишени и радиусом облучающих пучков протонов. Такая модель воспроизводит известную теоретическую зависимость E ig 0ρ-2 и дает в качестве нижней оценки энергии зажигания3 E ig = 160 кДж для ρ0 = 100ρs ≈ 22 г/см.

  • ТОЧНО РЕШАЕМАЯ МОДЕЛЬ РЕЗОНАНСНОГО ТУННЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ В ПЛАЗМЕ С МЕЛКОМАСШТАБНЫМИ НЕОДНОРОДНОСТЯМИ

    ЕРОХИН Н.С., ЗАХАРОВ В.Е., ЗОЛЬНИКОВА Н.Н., МИХАЙЛОВСКАЯ Л.А. — 2015 г.

    На основе точно решаемой одномерной модели рассмотрены варианты резонансного туннелирования поперечной электромагнитной волны через слой плазмы с мелкомасштабными (субволновыми) неоднородностями, включая области непрозрачности, для описания которых использование приближенных методов некорректно. Рассмотрены сложные профили неоднородности плазмы, когда пространственный профиль неоднородности плазмы определяется рядом свободных параметров, определяющих глубину модуляции диэлектрической проницаемости, характерные размеры структур плотности, их количество, толщину слоя неоднородной плазмы. Показано, что набор таких структур может быть весьма разнообразным при реализации безотражательного прохождения через слой падающей из вакуума волны - эффект просветления волнового барьера. При этом профиль неоднородности может включать случайную компоненту. При учете кубической нелинейности возможно точное решение одномерной задачи о нелинейном просветлении неоднородной плазмы, причем толщина областей непрозрачности заметно уменьшается. Задача о резонансном туннелировании электромагнитных волн через подобные барьеры представляет интерес для целого ряда практических приложений.

  • ФОРМИРОВАНИЕ КВАЗИОДНОМЕРНОГО ТОКОВОГО СЛОЯ В ЛАБОРАТОРНОЙ И МАГНИТОСФЕРНОЙ ПЛАЗМЕ

    АРТЕМЬЕВ А.В., ВАСЬКО И.Ю., ПЕТРУКОВИЧ А.А., ФРАНК А.Г., ЮШКОВ Е.В. — 2015 г.

    Проведен анализ процесса формирования двухмерного токового слоя в лабораторном эксперименте на установке ТС-3D. Представлено сравнение результатов, полученных в рамках лабораторного эксперимента, и спутниковых наблюдений токового слоя в хвосте земной магнитосферы. Изучена продольная и поперечная структуры токового слоя, а также эволюция его конфигурации в процессе сжатия вдоль направления нормали к поверхности слоя. Показано, что в обеих конфигурациях (в лабораторных и спутниковых экспериментах) структура токового слоя обладает рядом общих особенностей: одинаковые безразмерные пространственные масштабы, распределение вдоль слоя нормальной к слою компоненты магнитного поля, зависимость амплитуды плотности тока от амплитуды нормальной компоненты магнитного поля. Проведенное сопоставление дает возможность сделать ряд предположений о структуре и динамике токового слоя хвоста земной магнитосферы на основе результатов лабораторного эксперимента. Так, из данных лабораторного моделирования следует, что формирование тонкого слоя на расстояниях в хвосте земной магнитосферы должно сопровождаться ростом амплитуды тангенциальной компоненты магнитного поля B0 (RE - радиус Земли). При этом в квазистационарном состоянии величина B0 растет в направлении от Земли. Критическим значением амплитуды плотности тока в системе, по всей вероятности, является величина , где Ne - концентрация электронов, а - тепловая скорость ионов. Амплитуда тока не может существенно превосходить данную величину. Как следствие, толщина токового слоя не может быть существенно меньше ионного ларморовского радиуса или ионной инерционной длины.

  • Х-ПИНЧ. ЧАСТЬ I

    ПИКУЗ С.А., ХАММЕР Д.А., ШЕЛКОВЕНКО Т.А. — 2015 г.

    Представлены результаты экспериментальных исследований Х-пинча, начиная с его изобретения и реализации в 1982 г. в Физическом институте им. П.Н. Лебедева в СССР и по настоящее время. Идея Х-пинча возникла в ходе экспериментов по новому в те годы направлению исследований по генерации высокотемпературной плотной плазмы в наносекундных Z-пинчах. Целью предложения была локализация области существования плазмы в пространстве и стабилизация момента ее образования, что было достигнуто путем использования нагрузки сильноточного генератора тока в виде скрещенных проволочек. Получившийся в результате плазменный объект оказался столь интересным, что в физике плазмы появилось новое научное направление, исследования по которому ведутся в настоящее время во многих лабораториях мира. Само название Х-пинча стало общепризнанным, и секции, посвященные его исследованиям, неизменно присутствуют на плазменных конференциях. Х-пинч оказался не только интереснейшим объектом исследований, но и уникальным источником рентгеновского излучения с экстремальными параметрами. Использование Х-пинча для проекционной рентгенографии физических объектов с высокой плотностью энергии уже принесло много новых экспериментальных данных. В ряде случаев кардинально изменились представления о процессах, происходящих в веществе при быстром вложении энергии. Обзор состоит из двух частей. В представляемой первой части изложена краткая история создания и исследования Х-пинча, описаны диагностические методики и аппаратура, созданная в ходе этих исследований, и приведены основные итоги исследований физических процессов в Х-пинче. Вторая часть будет посвящена результатам детальным исследований горячей точки Х-пинча - области, где достигаются наиболее высокие параметры плазмы, которая является источником рентгеновского излучения с уникальными параметрами. Там же приводятся некоторые результаты моделирования Х-пинча

  • CYLINDRICAL AND SPHERICAL DUST-ION-ACOUSTIC MODIFIED GARDNER SOLITONS IN DUSTY PLASMAS WITH TWO-TEMPERATURE SUPERTHERMAL ELECTRONS

    ALAM M.S., MAMUN A.A., MASUD M.M. — 2014 г.

    A rigorous theoretical investigation has been performed on the propagation of cylindrical and spherical Gardner solitons (GSs) associated with the dust-ion-acoustic (DIA) waves in a dusty plasma consisting of inertial ions, negatively charged immobile dust, and two population of kappa distributed electrons having two distinct temperatures. The well-known reductive perturbation method has been used to derive the modified Gardner (mG) equation. The basic features (amplitude, width, polarity, etc.) of nonplanar DIA modified Gardner solitons (mGSs) have been thoroughly examined by the numerical analysis of the mG equation. It has been found that the characteristics of the non-planar DIA mGSs significantly differ from those of planar ones. It has been also observed that kappa distributed electrons with two distinct temperatures significantly modify the basic properties of the DIA solitary waves, and that the plasma system under consideration supports both compressive and rarefactive DIA mGSs. The present investigation should play an important role for understanding the localized electrostatic disturbances in space and laboratory dusty plasmas where stationary negatively charged dust, inertial ions and superthermal electrons with two distinct temperatures are omnipresent ingredients.

  • EFFECTS OF NONEXTENSIVITY AND NONTHERMALITY ON DUST-ACOUSTIC GARDNER SOLITONS IN DUSTY PLASMAS WITH DISTINCT IONS TEMPERATURE

    MAMUN A.A., MASUD M.M., TASNIM I. — 2014 г.

    The effects of nonextensivity and nonthermality of ions of two distinct temperatures on dust-acoustic Gardner solitons (DAGSs) have been investigated theoretically in an unmagnetized dusty plasma system. The constituents of the dusty plasma under consideration are negatively charged mobile dust fluid, Boltzmann distributed electrons, and ions of two distinct temperatures following nonextensive (q) and nonthermal distributions, respectively. The K-dV, modified K-dV, and Gardner equations are derived by using the reductive perturbation technique, and thereby their characteristic features are compared. It is observed that both the nonextensive and nonthermal ions significantly modify the basic properties and polarities of the DA solitary waves. The present investigation may be of relevance to space and laboratory dusty plasma systems.

  • ELECTROSTATIC SOLITARY STRUCTURES IN A MAGNETIZED NONEXTENSIVE PLASMA WITH Q-DISTRIBUTED ELECTRONS

    ASADUZZAMAN M., ASHRAF S., MAMUN A.A., YASMIN S. — 2014 г.

    A rigorous theoretical investigation has been made of obliquely propagating electrostatic solitary structures in a magnetized plasma, taking into account the effect of nonextensive electrons. By employing the reductive perturbation method, the basic characteristics of obliquely propagating ion-acoustic (IA) solitary waves (SWs) in a cold magnetized electron-ion plasma (consisting of inertial ions and non-inertial q-distributed electrons) have been addressed. The Korteweg–de Vries (K-dV) equation is derived and its numerical solution is obtained. It has been shown that the effects of electron nonextensivity and external magnetic field significantly modify the natures of the small but finite-amplitude IA SWs. The present analysis may be useful to understand and demonstrate the dynamical properties of IA SWs in different astrophysical and cosmological scenarios (viz. stellar polytropes, hadronic matter and quark-gluon plasma, protoneutron stars, dark-matter halos, etc.).

  • EVOLUTION OF SMALL-SPACE PLASMA IN A MICRO THRUSTER DESIGNED FOR SMALL SPACECRAFT

    FARAHAT A.M., RAMADAN E. — 2014 г.

    Plasma and gas particle dynamics in atmospheric pressure helium-filled small volume are investigated using a two-dimensional model. The model includes the conservation equations for the plasma and the neutral gas. In this paper, we will be presenting our results to simulate the interaction between gas and charged species, which in turn causes heating and thrust generation for this microengine. Gas heating and neutral depletion initiations are observed, highlighting the close interaction between gas and charged species in governing the evolution of the small-space plasma inside a micro thruster designed for microsatellites.

  • INFLUENCE OF PLASMA PARAMETERS ON THE ABSORPTION COEFFICIENT OF ALPHA PARTICLES TO LOWER HYBRID WAVES IN TOKAMAK

    WANG J., YU L., ZHANG X., ZHAO X. — 2014 г.

    In Tokamaks, fusion generated particles may absorb Lower Hybrid wave energy, thus reducing the Lower Hybrid current drive efficiency. The absorption coefficient of Lower Hybrid waves due to particles changing with some typical parameters is calculated in this paper. Results show that, the increases with the parallel refraction index n|| while decreases with the frequency of LH waves over a wide range. Higher background plasma temperature and toroidal magnetic field will increase the absorption. increases with ne when ne 8 ? 1919 m-3 while decreases with ne when ne becomes larger, and there is a peak value of when ne 8 ? 1019 m-1 for ITER-like scenario. The influence of spectral broadening in parametric decay instabilities (PDIs) on the absorption coefficient is evaluated. The with n|| being 2.5 is almost two times larger than that with n|| being 2.0, and the case of 2.9 is even lager, which will obviously increase the absorption of LH power by alpha particles.

  • NITROGEN SOFT AND HARD X-RAY EMISSIONS USING DIFFERENT SHAPES OF ANODES IN A 4KJ PLASMA FOCUS DEVICE

    HABIBI M., MAHTAB M. — 2014 г.

    The effect of different anode tip geometries on the intensity of soft and hard x-ray emitted from a 4 kJ plasma focus device is investigated using five different anode tips. The shapes of the uppermost region of these anodes (tips) have been cylindrical-flat, cylindrical-hollow, spherical-convex, cone-flat and cone-hollow. For time–resolved measurement of the emitted X-rays, several the BPX-65 pin diodes covered by different filters and a fast plastic scintillator are used. Experimental results have shown that, the highest intensity of the both soft and hard x-ray is recorded in cone-flat, spherical-convex and cone-hollow tips, respectively. The use of cone-flat anode tip has augmented the emitted X-ray three times.

  • STUDY OF PYREX AND QUARTZ INSULATORS CONTAMINATION EFFECT ON THE X-RAY INTENSITY IN A 4-KJ PLASMA FOCUS DEVICE

    AMROLLAHI R., HABIBI M., SHARIFI R. — 2014 г.

    The variation of X-Ray intensity has been investigated with the Pyrex and Quartz insulators surface contamination in a 4kJ plasma focus device with argon gas at 11.5 kV charging voltage. Elemental analysis (EDAX) showed that the Cu evaporated from the electrode material and was deposited on the sleeve surface improves the breakdown conditions. A small level of sleeve contamination by copper is found to be essential for good focusing action and high HXR intensity. The SEM imaging showed the grain-type structure of Cu formed on the surface and it changed the surface property. Resistance measurements of original and coated Pyrex surface proved that the copper deposition on the sleeve surface will reduce its resistance as compared to the almost infinitely large resistance of the uncontaminated sleeve. As the contamination is surpassed to some critical level, the HXR intensity from the device is deteriorated.

  • THE STUDY OF L–H TRANSITION TRIGGERED BY PELLET INJECTION BASED ON A POWER THRESHOLD MODEL

    KLAYWITTAPHAT P., ONJUN T., PICHA R. — 2014 г.

    Simulations of ITER plasma during an L–H transition triggered by a pellet injection are carried out using 1.5D BALDUR integrated predictive modeling code. In these simulations, a plasma core transport is predicted using a combination of the Multi-mode (MMM95) turbulent transport model and neoclassical transport (NCLASS) model. The pellet ablation behavior is described using the neutral gas shielding (NGS) pellet model with the grad-B drift effect is also included. Because of the increase of the plasma density and the reduction of the temperature, the plasma self-heating powers (ohmic heating and alpha heating) increase; whereas the plasma energy loss (through radiation) decreases. As a result, the total power across the separatrix increases. On the other hand, the L–H power threshold decreases. With all the changes of heating, an L–H transition can be induced even though the auxiliary heating is not enough for the L–H transition before pellet injection. It is also found that the L–H transition triggered by pellet injection depends sensitively on the pellet radius, but only moderately on the pellet velocity.

  • THERMODYNAMIC PROPERTIES OF STRONGLY COUPLED PLASMA IN PRESENCE OF EXTERNAL MAGNETIC FIELD

    BARUAH S., BEGUM M., DAS N. — 2014 г.

    Thermodynamic properties of a Yukawa system consisting of dust particles in plasma is studied in presence of an external magnetic field. It is assumed that dust particles interact with each other by modified potential in presence of magnetic field. A molecular dynamics code is developed to calculate this internal energy for the entire system. Based on the values of internal energy given by the code Helmholtz free energy and pressure are calculated for the system.

  • АЛЬФВЕНОВСКАЯ ИОННО-ЦИКЛОТРОННАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ В АКСИАЛЬНО-СИММЕТРИЧНОЙ ЛОВУШКЕ С НАКЛОННОЙ ИНЖЕКЦИЕЙ БЫСТРЫХ АТОМОВ

    ЦИДУЛКО Ю.А., ЧЕРНОШТАНОВ И.С. — 2014 г.

    Исследуются условия возникновения альфвеновской ионно-циклотронной неустойчивости и пространственная структура неустойчивых мод в открытой аксиально-симметричной ловушке с наклонной инжекцией быстрых атомов. Показано, что основной вклад в неустойчивость вносит инверсная заселенность ионов в области пространства скоростей, куда производится инжекция. С помощью аппроксимации функции распределения быстрых ионов, полученной из приближенного решения уравнения Фоккера–Планка, в рамках ВКБ-приближения построены зависимости порога неустойчивости по от геометрических параметров, параметров инжекции и мишенной плазмы. Продемонстрирован существенный рост границы устойчивости при уменьшении радиуса горячей плазмы до размеров сравнимых с ларморовским радиусом быстрых ионов. Показано, что поле возмущения в окрестности оси и в периферийной плазме может вращаться в противоположные стороны, что важно для интерпретации экспериментальных данных.

  • АНАЛИТИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ГЛОБАЛЬНЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ АКУСТИЧЕСКИХ МОД В ПЛАЗМЕ ТОКАМАКА

    ИЛЬГИСОНИС В.И., КОНОВАЛЬЦЕВА Л.В., ЛАХИН В.П., СОРОКИНА Е.А. — 2014 г.

    Построены аналитические решения для глобальных геодезических акустических мод в плазме токамака с круглыми концентрическими магнитными поверхностями. В рамках идеальной магнитной гидродинамики выведено интегральное уравнение на собственное значение (дисперсионное уравнение), учитывающее тороидальное зацепление электростатических возмущений с электромагнитными возмущениями с полоидальным волновым числом |m|= 2; в отсутствие такого зацепления дисперсионное уравнение приводит лишь к стандартному сплошному спектру. Проведен анализ существования глобальной геодезической акустической моды для равновесий плазмы с максимумом локальной геодезической акустической частоты, лежащим как на оси, так и внутри плазменного шнура. Аналитические результаты сопоставлены с результатами численных расчетов.

  • ВЛИЯНИЕ ИСПАРЕННЫХ С АНОДА АТОМОВ НА СТРУКТУРУ СЛОЯ ОБЪЕМНОГО ЗАРЯДА ВАКУУМНОЙ ДУГИ

    ЛОНДЕР Я.И., УЛЬЯНОВ К.Н. — 2014 г.

    Изучена структура анодного слоя объемного заряда вакуумной дуги с учетом зависимости отрицательного анодного падения от отношения направленной скорости электронов v0 к их тепловой скорости vT для различных значений плотности потока испаренных с анода атомов. В слое решено уравнение Пуассона с учетом объемного заряда электронов, быстрых катодных ионов и медленных ионов, образовавшихся при ионизации испаренных с анода атомов. Для атомов и медленных анодных ионов решено кинетическое уравнение с учетом интеграла столкновений, учитывающего ионизацию. Для функции распределения атомов и медленных ионов по скоростям, а также для концентрации медленных ионов решения получены в аналитическом виде. Показано, что поток медленных ионов оказывает существенное влияние на распределение по координате электрического поля E(z) в слое. При увеличении интенсивности потока немонотонная зависимость E(z) переходит в монотонную, при этом размер слоя уменьшается. При заданном значении потока испаренных атомов a увеличение отношения направленной скорости электронов к их тепловой скорости снова приводит к немонотонной зависимости E(z): при увеличении z электрическое поле возрастает, проходит через максимум, уменьшается, проходит через минимум Emin и снова увеличивается в направлении анода. Существует предельное значение этого отношения (v0/vT)*, при котором значение Emin(z) обращается в нуль. При v0/vT(v0/vT)* нарушается условие существования стационарного слоя, при этом распределения поля и потенциала в слое имеют колебательный характер. Получена зависимость (v0/vT)* от плотности потока испаренных атомов a. Показано, что при увеличении a область существования стационарных решений в слое расширяется.