научный журнал по физике Физика плазмы ISSN: 0367-2921

МЕДВЕДЕВ С.Ю., ПУСТОВИТОВ В.Д. — 2004 г.

Обсуждается проблема стабилизации RWM в токамаке системой с обратными связями. В качестве основной рассматривается равновесная конфигурация с параметрами, принятыми в стационарном ИТЭРовском сценарии 4А. Анализируется влияние формы вакуумной камеры токамака на устойчивость плазмы. Идеальная МГД-устойчивость плазмы рассчитывается численно с использованием кода KINX. Показано, что в токамаке с параметрами проектируемой установки Т-15М RWM можно стабилизировать с помощью “обычной” системы, построенной из седловидных обмоток, но выигрыш в β в таком токамаке оказывается меньше, чем в ИТЭРе. Показано, что в этом случае уменьшение зазора плазма-стенка на 10 см позволяет существенно повысить предел по β при активной стабилизации RWM.

ЧУДНОВСКИЙ А.Н. — 2004 г.

Винтовые возмущения магнитного поля токамака могут приводить к формированию магнитных островов в области рациональных поверхностей, на которых шаг силовых линий и шаг возмущения совпадают. Широко известное соотношение, связывающее ширину магнитного острова с величиной возмущения, справедливо в предположениях малости ширины острова по сравнению с радиусом резонансной поверхности и постоянства возмущения вдоль радиуса. Второе предположение означает, что ширина островов мала по сравнению с радиальным размером области локализации тока возмущения. Расчеты для четырех модельных конфигураций магнитного поля показали, что геометрия магнитных островов зависит от степени локализации тока возмущения. При этом ширина магнитных островов оказывается меньше рассчитанной по известному соотношению. Отклонение увеличивается с ростом возмущения и может достигать до 25% для наибольших возмущений, характерных для неустойчивости срыва. Расчеты основываются на решении геометрической задачи построения силовых линий магнитного поля, определяемого заданными распределениями исходного тока и тока возмущения, уравнение равновесия не рассматривается. Обсуждается вопрос о направлении тока возмущения в острове относительно направления исходного невозмущенного продольного тока. Ток возмущения, протекающий в острове, направлен противоположно исходному току при спадающей плотности исходного тока, что служит основанием называть такой остров “отрицательным”. Рассматривается формирование “положительных” магнитных островов наряду с “отрицательными” магнитными островами. Условиями образования “положительных” магнитных островов являются превышение плотности тока возмущения над плотностью тока, формирующего невозмущенное поле, и локализация тока возмущения в достаточно узком слое. При этом размер “положительных” островов меньше размера “отрицательных” островов.

ДУБИНОВ А.Е., ЕФИМОВА И.А., КАРГИН В.И., ЛОЙКО М.В., РЯСЛОВ Е.А., СЕЛЕМИР В.Д. — 2004 г.

Впервые создан и введен в эксплуатацию мощный виркатор с многократным пролетом электронов сквозь оптически тонкую анодную фольгу для генерации мощных импульсов рентгеновского излучения. Виркатор реализован на базе электронного ускорителя прямого действия с питанием от индуктивного накопителя энергии с плазменным прерывателем тока. Приведены результаты двумерных самосогласованных расчетов динамики электронного пучка в камере виркатора и определены спектры сопутствующего СВЧ-излучения. Приведены также результаты одномерных самосогласованных расчетов динамики электронного пучка с учетом рассеяния на анодной фольге и определены спектры тормозного рентгеновского излучения. Представлены результаты первых экспериментов по исследованию тормозного рентгеновского излучения виркатора для тонкой (10 мкм, Та) и толстой (100 мкм, Та) анодной фольги. Для тонкой фольги доза рентгеновского излучения (Eу > 30 кэВ) в 8 раз превысила дозу, полученную при толстом аноде, а средняя энергия квантов снизилась с 80 до 30 кэВ.

ЗАБУРДАЕВ В.Ю., СМИРНОВ В.В., ЧУКБАР К.В. — 2004 г.

Проанализированы слабо- и сильнонелинейные эффекты, определяющие эволюцию регулярных ансамблей электронных вихрей в замагниченной плазме. Выявлены качественные отличия в поведении такой среды от стандартных нелинейных волновых сред.

БЫЧЕНКОВ В.Ю. — 2004 г.

Найдено точное решение уравнений вихревой электронной анизотропной гидродинамики в плазме, неустойчивой относительно возбуждения вейбелевской неустойчивости, обусловленной анизотропией электронной температуры. Это решение описывает насыщение вейбелевской неустойчивости в одномодовом режиме с произвольной длиной волны и отвечает стоячей спиральной волне магнитных возмущений с периодическим изменением во времени амплитуды генерируемого магнитного поля. Такие же периодические изменения испытывают продольная и поперечная (относительно вращающейся оси анизотропии) температуры плазмы. При этом максимальная энергия магнитного поля может быть порядка тепловой энергии плазмы.

БОБЫЛЕВ Ю.В., КУЗЕЛЕВ М.В., РУХАДЗЕ А.А. — 2004 г.

Разработана нелинейная теория неустойчивости плотного прямолинейного релятивистского электронного пучка в плазменном волноводе, развивающаяся в условиях коллективного вынужденного эффекта Черенкова. Рассмотрен случай плотной плазмы, когда возбуждаемая пучком неустойчивая плазменная волна с хорошей точностью является потенциальной. Получены общие релятивистские нелинейные уравнения для описания временной динамики пучково-плазменных неустойчивостей с учетом нелинейности плазмы и генерации гармоник начального возмущения. В предположении слабого резонансного взаимодействия волн пучка и плазмы с использованием методов разложения траекторий и импульсов электронов общие уравнения преобразованы к релятивистским уравнениям с кубическими нелинейностями. Получены аналитические решения, определены времена стабилизации неустойчивости и амплитуды нелинейного насыщения. Сравнение аналитических решений с численными решениями общих нелинейных уравнений показало их хорошее согласие. Установлено, что нелинейные процессы, обусловленные релятивизмом пучка, препятствуют хаотизации системы на развитой нелинейной стадии неустойчивости. Напротив, в случае нерелятивистского пучка наблюдается его значительная аномальная нелинейная хаотизация.

БАЛЕБАНОВ В.М., ЖУРЕНКО В.П., КАЛАНТАРЬЯН О.В., КАРАСЬ В.И., КОЛЕСНИК В.Т., КОНОНЕНКО С.И., МУРАТОВ В.И., НОВИКОВ В.Е., ПОТАПЕНКО И.Ф., САГДЕЕВ Р.З. — 2004 г.

Получено решение кинетического уравнения для электронов, рассеивающихся на акустических фононах в твердом теле, и показана связь степенных асимптотик решений с потоками частиц или энергии, возникающими в фазовом пространстве. Для неравновесной твердотельной плазмы с источниками и стоками приведена зависимость параметра неэкстенсивности от потока в фазовом пространстве. Приведены результаты численного моделирования формирования стационарной неравновесной функции распределения в полупроводниках при наличии источника и стока в фазовом пространстве на основе интегралов столкновений Ландау и Фоккера-Планка. Представлены результаты экспериментальных исследований функций распределений неравновесных электронов, формирующихся в твердотельной плазме полупроводников и сурьмяно-цезиевого катода. Показано, что эти функции в исследуемом диапазоне энергий электронов от 5 до 100 эВ имеют степенную зависимость от энергии.

БЛИОХ Ю.П., ЛЮБАРСКИЙ М.Г., ПОДОБИНСКИЙ В.О., ФАЙНБЕРГ Я.Б. — 2004 г.

Проведено численное исследование математической модели, описывающей развитие пучковоплазменной неустойчивости в ЛБВ-усилителе при наличии остаточного нейтрального газа. Показано, что автогенерация ионно-звуковых волн в плазмонаполненном усилителе может привести к возникновению модуляционного режима, имеющего “жесткий” порог возбуждения. Определена зависимость порога автомодуляционной неустойчивости от параметров. Исследовано влияние автомодуляции на спектральные и энергетические характеристики усилителя.

МАЗУР Н.Г., ПИЛИПЕНКО В.А., ФЕДОРОВ Е.Н. — 2004 г.

Исследовано распространение альфвеновских волн в двумерно неоднородной плазме, находящейся в криволинейном магнитном поле. Эти волны описываются одномерным уравнением, формально совпадающим с уравнением для случая квазиоднородного прямого поля с модифицированной альфвеновской скоростью, учитывающей продольную зависимость коэффициентов Ламе. Влияние геометрии магнитного поля по-разному проявляется для тороидальной и полоидальной мод альфвеновских волн. В случае двумерной плоско-параллельной конфигурации магнитного поля полоидальная мода эффективно отражается от областей сгущения/разрежения силовых линий. Этот эффект может обеспечивать образование альфвеновских квазирезонаторов на незамкнутых силовых линиях.

ГУПТА П.Д., КИШИНЕЦ А.С., КОРОБКИН Ю.В., МУРТИ А., НАЙК П.А., РОМАНОВ И.В., РУПАСОВ А.А., ШИКАНОВ А.С. — 2004 г.

Представлены экспериментальные результаты исследований неустойчивостей разряда, энергетических и временных характеристик рентгеновского излучения источника на основе вакуумного диода с лазерно-плазменным катодом в широком диапазоне энергий, плотностей мощности, длительностей плазмообразующего лазерного импульса. Экспериментально показано, что характеристики лазерного излучения кардинально определяют динамику вакуумного разряда и позволяют контролировать радиационные процессы на разных стадиях его развития. Минимальная зарегистрированная длительность рентгеновского импульса (с количеством 10 11 квантов ) в К-линиях титана (4.5 кэВ) составила 10 нс в случае образования плазменного катода лазерным импульсом с длительностью 27 пс и плотностью мощности 10 13 Вт/см 2. Установлено, что в режиме подавления неустойчивостей и при приложении ускоряющего напряжения, в 3-4 раза превышающего порог возбуждения линий, выполняются условия достижения максимального контраста характеристического излучения над тормозным.

АБУРДЖАНИЯ Г.Д., ДЖАНДИЕРИ Г.В., ХАНТАДЗЕ А.Г., ЧАРГАЗИА Х.З. — 2004 г.

Предложен физический механизм генерации вихревого электрического поля в Е-области ионосферы. Показано, что крупномасштабные (с размером L > 10 3 км), синоптически короткопериодные (от нескольких минут до нескольких часов), быстрые (со скоростью распространения выше 1 км/с) процессы в Е-области ионосферы возбуждают вихревое электрическое поле, которое может по величине во много раз превосходить динамо-поле, генерируемое в этой области ионосферы ветровыми движениями.

КИШОВ К. М.-Р., КИШОВ М.-Р. Г. — 2004 г.

Анализируются экспериментальные закономерности немонотонного хода зависимости времени запаздывания пробоя от напряженности магнитного поля. Расчеты показывают такую возможность при учете факторов прироста напряженности поля головки лавины из-за изменения коэффициентов диффузии и “кажущегося” прироста давления в магнитном поле.

НАУМОВ Н.Д. — 2004 г.

Разработан метод расчета газодинамических характеристик начальной стадии пульсаций неоднородного сгустка заряженных частиц в ловушке Пеннинга. Проанализирована аргументация комментария В.А. Сырового (Физика плазмы. 2003. Т. 29. № 1. С. 101) по поводу интерпретации ранее полученного решения этой задачи в виде однородного сгустка.

ГРАБОВАЯ И.А., ШИМОН Л.Л., ШУАИБОВ А.К. — 2004 г.

Приводятся результаты исследования образования иодида ксенона и возбужденных димеров иода в плазме продольного тлеющего разряда постоянного тока. Разряд зажигался в парах иода и смеси Xe/I 2 при давлении Р(Хе) = 0.1-1.5 кПа и мощности вводимой в плазму 10-100 Вт. Исследовались вольт-амперные характеристики тлеющего разряда, спектры излучения плазмы в диапазоне 200650 нм, зависимость интенсивности (яркости) излучения спектральных линий (молекулярных полос) от величины электрической мощности тлеющего разряда и парциального давления ксенона в смеси Xe/I 2. Установлено, что данная плазменная среда излучает в спектральном диапазоне 206-343 нм на резонансной линии атома иода 206 нм и полосах 253 нм XeI(B-X), 343 нм I 2(B-X). Определено оптимальное значение величины Р(Хе) и мощности вкладываемой в плазму, которые необходимы для получения максимальной мощности УФ-излучения. Мощность УФ-излучения со всей поверхности цилиндрической разрядной трубки достигала 7 Вт при КПД <5%.

ФАРБАХ Х.-У., ХУДОЛЕЕВ А.В. — 2004 г.

Для получения величины изотопного соотношения в плазме по потокам атомов перезарядки различных изотопов водорода обычно делается целый ряд предположений, причем наиболее существенное предположение касается вида функции распределения ионов, которая обычно предполагается максвелловской. Однако для больших токамаков необходимо проведение дополнительного анализа с тем, чтобы выяснить ту область энергий, в которой искажения функции распределения не будут приводить к ошибкам в измерении изотопного соотношения. Рассматривается возможное влияние дрейфовых движений на функцию распределения ионов. Приводятся экспериментальные результаты, полученные на токамаке ASDEX-Upgrade. Сравнивается влияние этого механизма при переходе в Я-моду в режиме с дополнительным нагревом и в омическом режиме.

БОЛХОВИТИНОВ Е.А., ВАСИН Б.Л., ГУСЬКОВ С.Ю., ДОСКАЧ И.Я., ЕРОХИН А.А., КРУГЛОВ Б.В., ОСИПОВ М.В., ПУЗЫРЕВ В.Н., РОЗАНОВ В.Б., РУПАСОВ А.А., СТУДЕНОВ В.Б., ФЕДОТОВ С.И., ФЕОКТИСТОВ Л.П., ШИКАНОВ А.С., ЯКУШЕВ О.Ф. — 2004 г.

Представлены результаты экспериментов и теоретических исследований по образованию кратеров в мишенях из различных материалов при воздействии мощного импульса неодимового лазера в диапазоне интенсивностей от 10 10 до 10 14 Вт/см 2. Исследования взаимодействия лазерного пучка с твердыми мишенями проводились с целью определения эффективности абляционного нагружения материалов и трансформации лазерной энергии в энергию ударной волны.

2004

2004

АЗИЗОВ Э.А., БАБАРЫКИН А.В., ВОРОНИН А.В., ГУСЕВ В.К., МАЛЫШЕВ А.Ю., МАРКОВ В.К., ПЕТРОВ А.А., ПЕТРОВ В.Г., ПЕТРОВ Ю.В., РОЖДЕСТВЕНСКИЙ В.В., САХАРОВ Н.В. — 2004 г.

Описывается сканирующий импульсный радар-рефлектометр, разработанный для измерения пространственного распределения концентрации электронов на сферическом токамаке Глобус-М (малый радиус плазмы a = 24 см, большой радиус R = 36 см, тороидальное поле Вт = 0.5 Тл ток плазмы Ip = 200 кА и средняя плотность n = (3-10) х 10 13 см 3). Работа прибора основана на явлении отражения микроволнового излучения с несущей частотой f от слоя плазмы с критической плотностью n = (0.0111f ) 2, где n - электронная плотность плазмы в 10 14 см -3, f - частота излучения в ГГц. Зондируя плазму одновременно микроволновым излучением с разными частотами, можно восстановить пространственное распределение электронной плотности в плазме.Для получения микроволновых импульсов с разными несущими частотами используется сканирование по частоте. Для увеличения динамического диапазона по измеряемым плотностям в приборе применяются также каналы с фиксированными частотами. Прибор имеет 11 частотных каналов с частотами: 19.5 ГГц; 8 частот в диапазоне от 26 до 40 ГГц; 51.5 ГГц и 60.5 ГГц, что соответствует 11 точкам на профиле плотности: 0.47 х 10 13 см -3; 8 точек в диапазоне (0.8-1.95) х 10 13 см -3; 3.27 х 10 13 и 4.5 х 10 13 см -3. Данный прибор позволяет проводить детальные измерения профиля плотности плазмы с временным разрешением ~десятки микросекунд, что может оказаться полезным, в частности. для изучения процессов, связанных с формированием внутреннего транспортного барьера в плазме. Приводятся и обсуждаются первые результаты, полученные с помощью разработанного прибора в различных режимах работы установки Глобус-М.

ВЕКШИНА Е.О., ГОНЧАРОВ П.Р., ЕСИПОВ Л.А., ЛАШКУЛ С.И., ШАТАЛИН С.В. — 2004 г.

Представлены экспериментальные данные о процессах в периферийной зоне токамака ФТ-2, сопровождающих переход в режим улучшенного удержания в результате нижнегибридного нагрева. Измерения выполнялись с помощью подвижных многоэлектродных ленгмюровских зондов. Получены полоидально-радиальные распределения параметров периферийной плазмы и дрейфовых потоков частиц, которые оказались существенно-неоднородными по полоидальному углу. Приводятся данные, отражающие эволюцию этих параметров в процессе нагрева и L-Н-перехода. Установлено, что в условиях эксперимента дрейф частиц в медленно меняющемся (квазистационарном) электрическом поле и потоки, связанные с флуктуациями, дают сравнимый вклад в радиальный перенос частиц, в то время как вклад флуктуаций в полоидальные течения плазмы пренебрежимо мал. Определен эффективный коэффициент радиальной диффузии. Результаты измерений показывают, что L-H-переход сопровождается значительным уменьшением величины этого коэффициента.