Features of Dynamics and Instability of Plasma Jets Expanding into an External Magnetic Field in Laboratory Experiments with Compact Coaxial Plasma Generators on a Large-Scale “Krot” Stand

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Structural instabilities that develop during pulsed injection of dense plasma jets into vacuum in the presence of an external quasi-homogeneous magnetic field are studied by high-speed photography using ICCD cameras. The experiments are carried out in the chamber of the “Krot” stand, which has record-breaking dimensions in its class of installations (diameter—3 m, length of the working section—10 m), and makes it possible to study plasma dynamics by various diagnostic methods at scales of more than 1 m both along the magnetic field and in the direction transverse to the magnetic field. During injection along the magnetic field, a transverse collimation of the flow of ionized matter and the development of a flute instability of the plasma boundary are observed, which, at the late stages of expansion, leads to the plasma leaving the injection region in the form of several jets across the field. During transverse injection, the formation of a collimated flow, a “plasma sheet,” is observed, in which, as the plasma moves across the field, inhomogeneous structures develop in the direction of injection.

About the authors

S. V. Korobkov

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: korobkov@ipfran.ru
Nizhny Novgorod, Russia

A. S. Nikolenko

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: korobkov@ipfran.ru
Nizhny Novgorod, Russia

M. E. Gushchin

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: korobkov@ipfran.ru
Nizhny Novgorod, Russia

A. V. Strikovsky

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: korobkov@ipfran.ru
Nizhny Novgorod, Russia

I. Yu. Zudin

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: korobkov@ipfran.ru
Nizhny Novgorod, Russia

N. A. Aidakina

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: korobkov@ipfran.ru
Nizhny Novgorod, Russia

I. F. Shaikhislamov

Institute of Laser Physics Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: korobkov@ipfran.ru
Novosibirsk, Russia

M. S. Rumenskikh

Institute of Laser Physics Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: korobkov@ipfran.ru
Novosibirsk, Russia

R. S. Zemskov

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: korobkov@ipfran.ru
Nizhny Novgorod, Russia

M. V. Starodubtsev

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: korobkov@ipfran.ru
Nizhny Novgorod, Russia

References

  1. K. Burdonov, R. Bonito, T. Giannini, et al., Astron. and Astrophys. 648, A81 (2021).
  2. K. Burdonov, W. Yao, A. Sladkov, et al., Astron. and Astrophys. 657, A112 (2022).
  3. А. А. Соловьев, К. Ф. Бурдонов, А. В. Котов и др., Известия ВУЗов. Радиофизика 63, 973 (2020).
  4. H. C. Spruit, T. Foglizzo and R. Stehle, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 288, 333 (1997).
  5. S. Matt, R. Winglee and K. H. Böhm, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 345, 660 (2003).
  6. B. Albertazzi, A. Ciardi, M. Nakatsutsumi, et al., Science 346, 325 (2014).
  7. D. P. Higginson, G. Revet, B. Khiar, et al., High Energy Density Physics 23, 48 (2017)
  8. D. D. Ryutov, Phys. of Plasmas 25, 100501 (2018)
  9. Ю. П. Захаров, А. М. Оришич, А. Г. Пономаренко и др., Физика плазмы 12 (10), 1170, (1986).
  10. Ю. П. Захаров, В. М. Антонов, Э. Л. Бояринцев и др., Физика плазмы 32 (3), 207 (2006).
  11. Y. P. Zakharov, IEEE Transactions on Plasma Science 31, 1243, (2003).
  12. J. Bonde, S. Vincena, W. Gekelman, Phys. of Plasmas 25, 042110 (2018).
  13. M. VanZeeland, W. Gekelman, Phys. of Plasmas 11, 320 (2004).
  14. A. Fazzini, W. Yao, K. Burdonov, et al., Astron. Astrophys. 665, A87 (2022)
  15. B. A. Remington, R. P. Drake, D. D. Ryutov, Rev. Mod. Phys. 78, 755 (2006)
  16. В. С. Бескин, В. И. Крауз, С. А. Ламзин, УФН 10, (2022, принята в печать).
  17. P. M. Bellan, X. Zhai, K. B. Chai, B. N. Ha, J. Plasma Phys. 81, 495810502 (2015).
  18. T. C. Underwood, K. T. Loebner, V. A. Miller, et al., Sci. Rep. 9, 1 (2019).
  19. Y. P. Zakharov, A. G. Ponomarenko, V. A. Terekhin, et al. Quantum Electron. 49, 181 (2019)
  20. Y. P. Zakharov, V. P. Neznamov, V. A. Terekhin, et al., J. Phys.: Conference Series 2067, 012021 (2020)
  21. J. Marshall, Phys. of Fluids 3, 134 (1960).
  22. H. W. Friedman, R. M. Patrick, Phys. of Fluids 14, 1889 (1971).
  23. Б. Г. Гаврилов, С. А. Кожухов, Д. Б. Собянин, ЖТФ 64, 6 (1994).
  24. С. В. Коробков, М. Е. Гущин, В. И Гундорин и др., Письма в ЖТФ 45, 45 (2019).
  25. Н. А. Айдакина, А. Г. Галка, В. И. Гундорин и др., Геомагнетизм и аэрономия 58, 331 (2018).
  26. Y. Zhang, D. M. Fisher, M. Gilmore, et al., Phys. Plasmas 25, 055709 (2018)
  27. М. Е. Гущин, С. В. Коробков, В. А. Терехин и др., Письма в ЖЭТФ 108, 416 (2018).
  28. B. Khiar, G. Revet, A. Ciardi, et al., Phys. Rev. Lett. 20, 205001 (2019).
  29. P. J. Armitage, M. Livio, J. E. Pringle, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 324, 3, 705 (2001).
  30. P. J. Armitage, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 274, 1242 (1995).
  31. P. J. Armitage, Astrophys. Lett. 833, L15 (2016).
  32. C. Argiroffi, J. J. Drake, R. Bonito, et al., Astron. and Astrophys. 607, A14 (2017).
  33. D. Ryutov, B. Remington, H. Robey, et al., Phys. of Plasmas 8, 1804 (2001).
  34. D. Ryutov, R. P. Drake, J. Kane, et al., Astrophys. J. 518, 821 (1999).
  35. И. М. Подгорный, Р. З. Сагдеев, УФН 98, 409 (1969).
  36. В. Б. Баранов, Космические исследования 2, 109 (1969).
  37. K. Schindler, Rev. Geophys. 7, 51 (1969).
  38. S. Orlando, F. Reale, G. Peres, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 415, 3380 (2011).
  39. M.M. Romanova, G. V. Ustyugova, A. V. Koldoba, et al., Astrophys. J. 578, 420 (2002).
  40. T. Giannini, S. Antoniucci, D. Lorenzetti, et al., Astrophys. J. 839, 112 (2017).
  41. P. Hartigan, A. Frank, P. Varniere, et al., Astrophys. J. 661, 910 (2007).
  42. T. P. Ray, T. W. B. Muxlow, D. J. Axon, et al., Nature 385, 415 (1997).
  43. J. A. Morse, P. Hartigan, G. Cecil, et al., Astrophys. J. 399, 231 (1992).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (202KB)
3.

Download (324KB)
4.

Download (239KB)
5.

Download (2MB)
6.

Download (2MB)
7.

Download (1MB)
8.

Download (3MB)
9.

Download (3MB)

Copyright (c) 2023 С.В. Коробков, А.С. Николенко, М.Е. Гущин, А.В. Стриковский, И.Ю. Зудин, Н.А. Айдакина, И.Ф. Шайхисламов, М.С. Руменских, Р.С. Земсков, М.В. Стародубцев

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».