О ВОЗДЕЙСТВИИ ПОТОКА ИОНОВ ГЕЛИЕВОЙ ПЛАЗМЫ ПОВЫШЕННОЙ ЭНЕРГИИ НА НАНОСТРУКТУРУ ВОЛЬФРАМА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрены процессы образования плазмы из нановолокон вольфрама, содержащих пузыри гелия, под воздействием потока энергии и частиц из гелиевой плазмы в условиях повышенного до сотен вольт пристеночного потенциала, когда наблюдается спонтанное инициирование всплесков взрывной электронной эмиссии. Показано, что для развития моделей инициирования под внешним воздействием потока энергии и частиц требуется учет гетерофазной структуры нановолокон. Методом молекулярной динамики проведено атомистическое моделирование взаимодействия налетающего атома гелия повышенной энергии (100–500 эВ) с ансамблем атомов гелия в наноразмерном пузыре с твердотельной концентрацией газа (1029 м−3), удерживаемом в приповерхностном слое вольфрама. Получено время релаксации энергии в гетерофазной системе нанопузыря в вольфраме, составляющее единицы пикосекунд. Показано, что при энергии падающих частиц на уровне сотен электронвольт возможен перегрев приповерхностных нанопузырей, который приводит к их взрыву за времена порядка 10 пс. Такая энергия сопоставима с полной энергией частиц нанопузыря, и при таком пристеночном потенциале наблюдаются спонтанные инициирования всплесков взрывной электронной эмиссии.

Об авторах

В. В. Кулагин

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Email: v.kulagin@lebedev.ru
Россия, Москва; Москва

М. М. Цвентух

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: mmtsv@lebedev.ru
Россия, Москвая

Список литературы

  1. S. Kajita, N. Yoshida, and N. Ohno, Nucl. Mater. Energy 25, 100828 (2020).
  2. J. Wright, Tungsten 4, 184 (2022).
  3. K. D. Hammond, Mater. Res. Express 4, 104002 (2017).
  4. S. Kajita, S. Takamura, and N. Ohno, Nucl. Fusion 49, 032002 (2009).
  5. S. A. Barengolts, G. A. Mesyats, and M. M. Tsventoukh, IEEE Trans. Plasma Sci. 39, 1900 (2011).
  6. D. Hwangbo, S. Kawaguchi, S. Kajita, and N. Ohno, Nucl. Mater. Energy 12, 386 (2017).
  7. S. Kajita, W. Sakaguchi, N. Ohno et al., Nucl. Fusion 49, 095005 (2009).
  8. Y. Martynenko and M. Nagel’, Plasma Phys. Rep. 38, 996 (2012).
  9. M. Baldwin and R. Doerner, Nucl. Fusion 48, 035001 (2008).
  10. S. Krasheninnikov, Phys. Scripta T 145, 014040 (2011).
  11. S. Kajita, N. Yoshida, R. Yoshihara et al., J. Nucl. Mater. 418, 152 (2011). 750
  12. M. Tokitani, S. Kajita, S. Masuzaki et al., Nucl. Fusion 51, 102001 (2011).
  13. S. Kajita, Y. Noiri, and N. Ohno, Phys. Scripta 90, 095604 (2015).
  14. R. Zhang, S. Kajita, D. Hwangbo et al., Nucl. Mater. Energy 31, 101178 (2022).
  15. G. A. Mesyats, J. Nucl. Mater. 618, 128 (1984).
  16. S. A. Barengolts, G. A. Mesyats, and M. M. Tsventoukh, Nucl. Fusion 50, 125004 (2010).
  17. M. M. Tsventoukh, Phys. Plasmas 30, 092511 (2023).
  18. A. Loarte, B. Lipschultz, A. S. Kukushkin et al., Nucl. Fusion 47, S203 (2007).
  19. V. S. Mikhailov, P. Yu. Babenko, A. P. Shergin et al., J. Exp. Theor. Phys. 137, 413 (2023).
  20. С. А. Баренгольц, Г. А. Месяц, М. М. Цвентух, ЖЭТФ 134, 1213 (2008) [S. A. Barengolts, G. A. Mesyats, and M. M. Tsventoukh, JETP 107, 1039 (2008)].
  21. K. H. Lin, S. L. Wang, C. Chen, and S. P. Ju, RSC Advances 4 (46), 24286 (2014).
  22. D. L. Shmelev and S. A. Barengolts, IEEE Trans. Plasma Sci. 41, 1959 (2013), https://doi.org/10.1109/TPS.2013.2245347.
  23. M. M. Tsventoukh, Phys. Plasmas 25, 053504 (2018), https://doi.org/10.1063/1.4999377.
  24. Yu. Gasparyan, V. Efimov, and K. Bystrov, Nucl. Fusion 56, 054002 (2016).
  25. M. M. Tsventoukh, Phys. Plasmas 28, 024501 (2021), https://doi.org/10.1063/5.0034814.
  26. M. M. Tsventoukh, J. Phys. D: Appl. Phys. 55, 355204 (2022), https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac77c8.
  27. S. A. Barengolts, D. Hwangbo, S. Kajita et al., Nucl. Fusion 60, 044001 (2020), https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab73c3.
  28. D. Nishijima, M. Baldwin, R. Doerner, and J. Yu, J. Nucl. Mater. 415(1), S96 (2011), https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2010.12.017.
  29. D. Ruzic and S. Cohen, J. Chem. Phys. 83, 5527 (1985).
  30. N. R. Lewkow, V. Kharchenko, and P. Zhang, Astrophys. J. 756, 57 (2012).
  31. S. Kajita, N. Yoshida, R. Yoshihara et al., J. Nucl. Mater. 418, 152 (2011).
  32. K. Hammond, S. Blondel, L. Hu et al., Acta Mater. 144, 561 (2018).
  33. K. Hammond, D. Maroudas, and B. Wirth, Sci. Rep. 10, 2192 (2020).
  34. E. A. Lobashev, A. S. Antropov, and V. V. Stegailov, JETP 136, 174 (2023).
  35. A. Thompson, H. Aktulga, R. Berger et al., Comput. Phys. Commun. 271, 108171 (2022).
  36. S. J. Plimpton, Comput. Phys. 117, 1 (1995).
  37. M. Finnis and J. Sinclair, Philos. Mag. A 50, 45 (1984).
  38. M. Finnis and J. Sinclair, Philos. Mag. A 53, 161 (1986).
  39. G. Ackland and R. Thetford, Philos. Mag. A 56, 15 (1987).
  40. N. Juslin and B. Wirth, J. Nucl. Mater. 432, 61 (2013).
  41. D. Beck, Mol. Phys. 14, 311 (1968).
  42. D. Beck, Mol. Phys. 14, 332 (1968).
  43. K. Morishita, R. Sugano, B. Wirth, and T. Diaz de la Rubia, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. Sect. B: Beam Interact. Mater. Atoms 202, 76 (2003).
  44. L. Hu, K. D. Hammond, B. D. Wirth, and D. Maroudas, Surf. Sci. 626, L21 (2014).
  45. S. Blondel, D. E. Bernholdt, K. D. Hammond, and B. D. Wirth, Nucl. Fusion 59, 029501 (2019).
  46. A. Weerasinghe, L. Hun, K. D. Hammond et al., J. Appl. Phys. 128, 165109 (2020).
  47. L. Pentecoste, P. Brault, A.-L. Thomann et al., J. Nucl. Mater. 470, 44 (2016).
  48. L. Pentecoste, A.-L. Thomann, P. Brault et al., Acta Mater. 141, 47 (2017).
  49. F. Ferroni, K. D. Hammond, and B. D. Wirth, J. Nucl. Mater. 458, 419 (2015).
  50. J. F. Ziegler, M. D. Ziegler, and J. P. Biersack, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. Sect. B: Beam Interact. Mater. Atoms 268, 1818 (2010).
  51. S. Nos´e, J. Chem. Phys. 81, 511 (1984).
  52. W. Hoover, Phys. Rev. A 31, 1695 (1985).
  53. A. Stukowski, Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 18, 015012 (2010).
  54. M. Matsumoto and T. Nishimura, ACM Trans. Model. Comput. Simul. 8, 3 (1998).
  55. M. Rosenblatt, Ann. Math. Stat. 27, 832 (1956).
  56. E. Parzen, Ann. Math. Stat. 33, 1065 (1962).
  57. W. Setyawan, D. Dasgupta, S. Blondel et al., Sci. Rep. 13, 9601 (2023), https://doi.org/10.1038/s41598-023-35803-3.
  58. Я. Б. Зельдович, Ю. П. Райзер, Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, Физматгиз, Москва (1963), с. 91.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

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».