научный журнал по физике Физика плазмы ISSN: 0367-2921

Архив научных статейиз журнала «Физика плазмы»

  • ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАЗМЫ ПРИ БЫСТРОМ ЗАЖИГАНИИ ИОННЫМ ПУЧКОМ

    ГУСЬКОВ C.Ю., ИЛЬИН Д.В., ШЕРМАН В.Е. — 2014 г.

    Представлены результаты теоретического исследования формирования пространственного распределения температуры плазмы при ее нагреве пучком высокоэнергетичных ионов в условиях изменения пробегов ионов различных частей пучка в плазме по мере ее нагрева. Основное внимание уделяется нагреву дейтерий-тритиевой (DT) плазмы ионным пучком в условиях быстрого зажигания мишеней инерциального термоядерного синтеза (ИТС). Исследовано влияние на пространственное распределение температуры начального спектра греющего пучка ионов. Для пучков ионов с различными зарядом, массой и начальным спектром частиц установлены критерии формирования различных типов пространственного распределения температуры, а именно, распределения с отрицательным градиентом температуры и квазиоднородного распределения, отвечающих краевому зажиганию предварительно сжатой мишени ИТС и распределения с температурным максимумом, отвечающего зажиганию во внутренней части мишени.

  • РАЗЛИЧИЯ В РАЗВИТИИ НЕУСТОЙЧИВОСТИ РЭЛЕЯ–ТЕЙЛОРА В 2D- И 3D-ГЕОМЕТРИИ

    ЗМИТРЕНКО Н.В., КУЧУГОВ П.А., РОЗАНОВ В.Б. — 2014 г.

    Представлены результаты, как теоретического анализа, так и численных расчетов, сформулированных для выяснения особенностей развития неустойчивости Рэлея–Тейлора в 2D- и 3D-геометрии. Было проведено две серии расчетов: с одномодовым уединенным возмущением контактной границы и со случайным возмущением плотности. Было показано, что относительное поведение интегральных характеристик в 2D- и 3D-геометрии для первой и для второй серий носит различный характер. Предпринята попытка интерпретировать данный факт, используя развиваемый авторами эволюционный подход, базирующийся на понятии “критического” возраста возмущения. Возрастом будем называть произведение волнового числа на амплитуду; критический момент относится к разрушению основной грибообразной структуры, формирующейся при развитии неустойчивости Рэлея–Тейлора, за счет роста амплитуды вторичной неустойчивости Кельвина–Гельмгольца.

  • РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОРТАТИВНОГО НЕЙТРОННОГО ИСТОЧНИКА НА ОСНОВЕ ПЛАЗМЕННОГО ФОКУСА

    ВИНОГРАДОВ В.П., ВИНОГРАДОВА Ю.В., КАНАЕВ Г.Г., КРАУЗ В.И., МИТРОФАНОВ К.Н., МЯЛТОН В.В., НАШИЛЕВСКИЙ А.В., РЕМНЕВ Г.Е. — 2014 г.

    Работа посвящена разработке компактного импульсного источника нейтронного излучения на базе плазмофокусного разряда. Основной задачей являлось исследование физических закономерностей развития ПФ-разряда в субкилоджоулевом диапазоне энергии разряда в частотном режиме работы установки. Разработана и создана установка с энергией источника питания до 600 Дж, работающая с частотой следования импульсов до 10 Гц. Исследованы экспериментальные зависимости нейтронного выхода от частоты следования импульсов. Получен нейтронный поток 108 нейтр/с при работе в пакетном режиме длительностью 3 с с частотой 10 Гц (разрядный ток 80–90 кА).

  • РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКА НА КОЛЛЕКТОРЕ ПРИ РАЗДЕЛЕНИИ ИЗОТОПОВ ЛИТИЯ ПЛАЗМЕННЫМ ИЦР-МЕТОДОМ

    БАБИЧЕВ А.П., ГОРШУНОВ Н.М., ДОЛГОЛЕНКО Д.А., ЗОТИН Г.Е., ЛАЗЬКО В.С., МУРОМКИН Ю.А., ПАШКОВСКИЙ В.Г., ПЕШКОВ А.Т. — 2014 г.

    Представлены результаты экспериментов, связанных с разделением изотопов в плазме с использованием ионного циклотронного резонанса. Изучался отбор нагретых ионов лития на коллекторную систему с плоским коллектором обогащенного вещества. В экспериментах измерялось распределение плотности осадка и соответствующее распределение изотопного состава по поверхности плоского коллектора. Эксперименты показали, что в отсутствие положительного потенциала на коллекторной пластине плотность осадка неоднородна в направлении, поперечном к внешнему магнитному полю. При наличии задерживающего потенциала (+20 В) неоднородность осадка становилась незначительной. Показано, что асимметрия осаждения не связана с включением вращающегося высокочастотного поля, осуществляющего селективный нагрев ионов выделяемого изотопа. В статье обсуждаются возможные причины неравномерного осаждения лития на коллектор.

  • РАСЧЕТ ИСТОЧНИКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ТОРОИДАЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ ЛОВУШКАХ (ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ)

    КОВРИЖНЫХ Л.М. — 2014 г.

    При моделировании процессов переноса необходимо знание источника заряженных частиц. Для этого требуется найти поток нейтральных атомов, направленный внутрь плазмы. Предлагается решение этой задачи, основанное на использовании гидродинамических уравнений для нейтрального газа. Найдены как средняя скорость нейтралов, так и зависимость их плотности от координат. Сравнение полученного выражения для плотности с выражением, найденным ранее из решения кинетического уравнения, показало практически полное их совпадение. Однако время счета одного варианта в предлагаемом гидродинамическом приближении существенно меньше, чем аналогичное время, необходимое для нахождения решения в кинетическом приближении.

  • СЕПАРАЦИЯ “ТЯЖЕЛОЙ” И “ЛЕГКОЙ” ИОННЫХ КОМПОНЕНТ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПЛАЗМЕННОГО ПОТОКА В КРИВОЛИНЕЙНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

    ЛЕБЕДЕВ Н.В., ПАПЕРНЫЙ В.Л. — 2014 г.

    Исследовано движение струи металлической плазмы, генерированной композитным катодом (W и Fe) импульсного вакуумно-дугового разряда, в транспортирующей системе на основе криволинейного магнитного поля. На выходе системы наблюдалось пространственное разделение ионов элементов материала катода: ионы легкого элемента (Fe) концентрировались на внутренней части отклоненной магнитным полем катодной плазменной струи. Также наблюдалось отклонение струи в направлении бинормали к магнитным силовым линиям, обусловленное дрейфом плазмы в скрещенных магнитном и электрическом полях. Степень масс-сепарации элементов увеличивалась по мере перемещения струи в направлении бинормали, так что ее максимальная величина достигала почти 45, эффективная – 7.7.

  • СОЛНЕЧНЫЕ СОБЫТИЯ МАЛОЙ МОЩНОСТИ

    МИРЗОЕВА И.К. — 2014 г.

    В рамках проекта “Интербол–Хвостовой зонд” с помощью детектора рентгеновского излучения РФ-15И-2 изучались всплески мягкой компоненты рентгеновского излучения Солнца. Исследованы микровспышки малой мощности за период с сентября по декабрь 1995 г. Зарегистрированы слабые всплески с мощностью менее 10-8 Вт/м2. Все данные подтверждены в проекте GOES. Получены характеристики этих микровспышек. Рассмотрен физический механизм солнечного вспышечного события малой мощности. Получены кривые распределения числа микровспышек в зависимости от их мощности. Сделан вывод о нарушении степенного закона в распределении солнечных вспышек по энерговыделению. Обнаружен нижний предел в распределении солнечных вспышек по энерговыделениям. Этот вывод подтвержден по данным проекта RHESSI. Выявлены корреляции среднесуточных значений максимумов потоков рентгеновских всплесков микровспышек разных классов с величинами среднесуточных значений теплового фона солнечной короны.

  • СПЕКТРОСКОПИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ПЛАЗМЫ СОЛНЕЧНОЙ КОРОНЫ

    ГОРЯЕВ Ф.Ф., КУЗИН С.В., СЛЕМЗИН В.А. — 2014 г.

    Настоящий обзор посвящен вопросам спектроскопической диагностики высокотемпературной плазмы солнечной короны по ее излучению в рентгеновском и ВУФ-диапазонах. Рассматриваются физические условия в короне, элементарные процессы и механизмы формирования излучения, методы и результаты температурно-плотностной диагностики основных корональных структур: активных и спокойных областей, корональных дыр, протяженной короны. Приводятся данные о типах и основных параметрах разработанных к настоящему времени и перспективных приборов для исследования короны по ее рентгеновскому и ВУФ-излучению в космических экспериментах.

  • СТАТУС ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ФИЗИКЕ ПЛАЗМЫ И УТС В РОССИИ В 2013 ГОДУ

    ГРИШИНА И.А., ИВАНОВ В.А., КОВРИЖНЫХ Л.М. — 2014 г.

    Дан обзор наиболее интересных результатов, представленных на ежегодной XLI Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу. Проведен анализ главных направлений исследований в области физики плазмы в России.

  • СТЕПЕНЬ ИОНИЗАЦИИ ПОТОКА РАСПЫЛЕННЫХ АТОМОВ МЕТАЛЛА В МАГНЕТРОНЕ С ПОЛЫМ КАТОДОМ

    ЕВСТИГНЕЕВ А.Г., КАМЫШОВ И.А., ПОЛУЭКТОВ Н.П., УСАТОВ И.И., ЦАРЬГОРОДЦЕВ Ю.П. — 2014 г.

    Приведены результаты исследования параметров плазмы нового источника плазмы – магнетрона с полым катодом с мощностью разряда 0.5–4 кВт при давлении разряда 5–20 мТор. При мощности разряда свыше 2-х кВт на выходе образуется плазма с концентрацией более 1011 см3 до расстояний 30 см от среза магнетрона. С помощью сеточных кварцевых микровесов проведены измерения степени ионизации потока атомов меди в зависимости от давления и мощности разряда, а также расстояния от мишени. На расстоянии 31 см при давлении разряда более 15 мТорр эта величина превышает 50%.

  • СТОХАСТИЧЕСКОЕ УСКОРЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ПЛАЗМЕННОЙ ВОЛНОЙ МОЩНОГО СУБПИКОСЕКУНДНОГО ЛАЗЕРНОГО ИМПУЛЬСА

    БАЙДИН Г.В., БОЧКАРЕВ С.Г., БРАНТОВ А.В., БЫЧЕНКОВ В.Ю., КОВАЛЕВ В.Ф., ЛЫКОВ В.А., ТОРШИН Д.В. — 2014 г.

    С помощью численного моделирования методом “частица в ячейке” и теоретических моделей исследован механизм стохастического ускорения и нагрева электронов длинным (пикосекундным) лазерным импульсом в плазме докритической плотности. Изучен процесс формирования широких энергетических спектров электронов в совместно действующих лазерных и плазменных полях. Показано, что процесс рассеяния электронов на турбулентных плазменных колебаниях, возникающих в результате развития неустойчивости при вынужденном комбинационном рассеянии в направлении лазерного импульса, играет определяющую роль в механизме формирования высокоэнергетичных хвостов ускоренных электронов.

  • ТОПОЛОГИЯ ДРЕЙФОВЫХ ТРАЕКТОРИЙ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ТОКАМАКЕ

    ГОТТ Ю.В., ЮРЧЕНКО Э.И. — 2014 г.

    Проведен анализ топологии дрейфовых орбит в токамаке во всем сечении установки как вблизи магнитной оси, так и на периферии плазменного шнура. Выбор в качестве переменных инвариантов дрейфовых уравнений (обобщенный момент импульса, магнитный момент и полная энергия) для всего сечения плазменного шнура и автомодельных переменных вблизи магнитной оси позволил провести полную классификацию замкнутых дрейфовых орбит тепловых частиц в токамаке. Для определения пределов изменения инвариантов при описании орбит различных типов и областей их существования использовались дискриминантные и локусные кривые, определяемые методами дифференциальной геометрии. Исследовано влияние неоднородного распределения продольного тока на дрейфовые траектории частиц высоких энергий. Проанализированы работы, в которых наряду с известными типами орбит описаны траектории, двигаясь по которым частицы покидают плазменный шнур и могут попадать на стенку камеры.

  • УСПЕХИ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ФИЗИКЕ ПЛАЗМЫ И УТС В РОССИИ В 2012 ГОДУ

    ГРИШИНА И.А., ИВАНОВ В.А., КОВРИЖНЫХ Л.М. — 2014 г.

    Дан обзор наиболее интересных результатов, представленных на XL Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу. Проведен анализ главных направлений исследований в области физики плазмы в России.

  • УСТОЙЧИВОСТЬ ГИБРИДНЫХ МОД ОДНОКОМПОНЕНТНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ПЛАЗМЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ДОБАВКУ ИОНОВ ФОНОВОГО ГАЗА

    ЕЛИСЕЕВ Ю.Н. — 2014 г.

    Численно определен спектр собственных колебаний заряженной плазмы, состоящей из “холодных” электронов, полностью заполняющих волновод, и малой добавки ионов, образовавшихся ионизацией атомов фонового газа электронным ударом. Расчеты на основе нелокального дисперсионного уравнения, полученного ранее [Физика плазмы. 2010. Т. 36. С. 607], проведены во всем диапазоне допустимых значений напряженностей радиального электрического и продольного магнитного полей, для замагниченных и незамагниченных ионов. Спектр состоит из трех семейств электронных мод, частоты которых равны верхне- и нижнегибридным частотам с доплеровским сдвигом, и семейств “модифицированных” ионных циклотронных мод. Когда доплеровский сдвиг, обусловленный вращением электронов в скрещенных полях, компенсирует значение гибридной частоты, электронные моды становятся низкочастотными и взаимодействуют с ионными модами. При m=1 только нижнегибридные моды могут быть низкочастотными, при m2 – и нижнегиб-ридные, и верхнегибридные моды. В работе представлен спектр мод с азимутальным числом m=2. Показано, что нижнегибридные моды ведут себя качественно так же, как и в случае m=1. Верхнегибридные моды пересекаются со всеми гармониками MIC-частоты, положительными, отрицательными и нулевой, и в окрестности пересечений неустойчивы. Максимальные значения инкремента достигают нескольких единиц ионной ленгмюровской частоты. MIC моды неустойчивы в широком интервале изменения полей и имеют на два порядка меньшие инкременты нарастания. Неустойчивости обусловлены относительным движением электронов и ионов – поперечным током – и анизотропией функции распределения ионов.

  • ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УСКОРЕНИЯ ПЛАЗМЫ В АБЛЯЦИОННОМ ИМПУЛЬСНОМ ПЛАЗМЕННОМ ДВИГАТЕЛЕ

    АНТРОПОВ Н.Н., ЛЮБИНСКАЯ Н.В., ПОПОВ Г.А., ХРАБРОВ В.А., ХРУСТАЛЁВ М.М. — 2014 г.

    Предлагается новая сравнительно простая квазиодномерная физико-математическая модель процесса ускорения плазмы в абляционном импульсном плазменном двигателе (АИПД) с емкостным накопителем энергии. Несмотря на простоту, созданная модель отражает основные физические процессы, происходящие при ускорении плазменного сгустка в разрядном канале, такие как динамика движения плазменного сгустка (ПС), излучение плазмы, поглощение излучения фторопластовыми стенками канала, абляция вещества стенок, ионизация плазмы. Сравнение результатов компьютерного моделирования с результатами экспериментов дало достаточно хорошее совпадение.

  • ФОРМИРОВАНИЕ ДЛИННОГО СТОЛБА ЗАМАГНИЧЕННОЙ ПЛАЗМЫ В МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ КАМЕРЕ

    БУРДАКОВ А.В., КОЙДАН В.С., МЕКЛЕР К.И., ПОЛОСАТКИН С.В., ПОСТУПАЕВ В.В. — 2014 г.

    Рассматривается способ создания длинного замагниченного столба плотной водородной плазмы в металлической камере при помощи сильноточного прямого разряда. Данный способ используется как основной метод создания предварительной плазмы в многопробочной ловушке ГОЛ-3, где с его помощью получен плазменный столб длиной до 12 м, диаметром 8 см, пригодный для проведения экспериментов по инжекции релятивистского электронного пучка. Найдены условия устойчивой работы разряда в диапазоне плотностей 3 ? 1019 1022 м-3, в том числе с неоднородным по длине профилем плотности и с неполной ионизацией исходного водорода. Продемонстрирована работоспособность системы в магнитном поле изменяемой конфигурации напряженностью до 6 Тл в соленоидальной части и до 12 Тл в концевых пробках. Показано, что важную роль в развитии разряда играют быстрые электроны с энергией порядка начального приложенного напряжения (около 25 кВ), которые производят первичную ионизацию газа. Обсуждаются также свойства низкотемпературной плазмы в этом разряде.

  • ЭВОЛЮЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ПЛАЗМЫ В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ ТОКОВЫХ СЛОЕВ В АРГОНЕ ПО ДАННЫМ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ

    ОСТРОВСКАЯ Г.В., ФРАНК А.Г. — 2014 г.

    На основе голографической интерферометрии проведено детальное исследование пространственной структуры и временной динамики плазменных слоев, формирующихся в аргоновой плазме в 2D и 3D магнитных конфигурациях с особой линией X-типа. Обнаружена аналогия между особенностями эволюции плазменных слоев и изменениями структуры токовых слоев, которые были впервые выявлены на основе магнитных измерений. На поздней стадии эволюции обнаружено изменение направления поворота плазменных слоев, сформированных в 3D магнитных конфигурациях, что, по-видимому, обусловлено, изменением направления токов Холла у боковых краев токового слоя.

  • ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ КВАЗИ-ТЕМ-ТИПА В ПЛАЗМЕННЫХ ВОЛНОВОДАХ С НЕОДНОСВЯЗНЫМ ПОПЕРЕЧНЫМ СЕЧЕНИЕМ ВО ВНЕШНЕМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

    КАРТАШОВ И.Н., КУЗЕЛЕВ М.В. — 2014 г.

    Исследуются электромагнитные волны в плазменных волноводах с неодносвязной формой сечения во внешнем магнитном поле. Показано существование квази-ТЕМ-волны в конечном магнитном поле, которая переходит в истинную ТЕМ-волну в пределах бесконечно сильного и нулевого магнитного поля. Рассмотрена возможность возбуждения этой волны электронным пучком в режиме аномального эффекта Доплера.

  • ЭЛЕКТРОН-ИОННЫЕ СТОЛКНОВЕНИЯ В СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЯХ: КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКОЕ РАССМОТРЕНИЕ

    БАЛАКИН А.А., СЕРЕБРЯКОВ Д.А., ФРАЙМАН Г.М. — 2014 г.

    Проведено численное моделирование квантовой задачи рассеяния электронов на ионах в сильных электромагнитных полях. Получено хорошее соответствие для характеристик рассеяния с полученными ранее в классическом пределе. Численно показано появление группировки электронов при электронно-ионных столкновениях, что позволяет ожидать генерацию аттосекундных импульсов в сильных полях.

  • ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ЗАРЯЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ ИЗОЛИРОВАННОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ТЕЛА ПРИ ОБТЕКАНИИ ЕГО ПОВЕРХНОСТИ ПОТОКОМ ПЛАЗМЫ

    ФЕДОРОВ В.А. — 2014 г.

    Исследовано явление электростатического заряжения электрически изолированного металлического тела при обтекании его поверхности потоком плазмы. Рассмотрены физические процессы, протекающие в окрестности тела. Найдены величины электрических токов зарядки/разрядки тела. Сделаны оценки значений электрического заряда Q(t), потенциала (t) и напряженности поля E(t) металлической сферы, исходя из принятых условий и величин параметров задачи. Отмечены физические явления, возникающие в окрестности заряженного тела при достижении пороговых значений Q(t). Проведены сравнения полученных величин Q(t), E(t), (t) с величинами аналогичных функций, найденных при обтекания и сферы потоком атмосферного воздуха.