Phenomenology of High-Current Discharge in N2 and He at Medium Pressures between Two Electrodes of Rail Geometry

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Plasma accelerators that form high-speed plasma jets due to the force action of their own magnetic field operate at high currents. Because of that, current spots with a high current density may occur on their electrodes, which lead to erosion of the electrodes and limit their life-time. In this work, the current modes of a plasma accelerator were investigated both without current spots and with current spots on the electrodes. In the latter case, the dynamics of current spots in the course of plasma acceleration was explored. This issue was studied by the example of a high-current (I ≤ 25 kA) pulse discharge created between two long (l = 30 cm) and parallel stainless-steel electrodes of cylindrical shape of 10 mm in a diameter. Two distances between the cylinders’ axes, h = 30 and 22 mm, were used. Two discharge zone configurations were investigated. In one of them, the discharge zone is not confined by side dielectric walls. In other one, the discharge zone is confined with transparent dielectric walls spaced by 12 mm. The high-current discharge was studied in nitrogen and helium at moderate pressures from P = 4 to 50 Torr. The high current was provided due to the discharging of a capacitor battery C = 1000 µF charged up to the voltage U ≤ 5 kV. At the very beginning, the discharge was initiated locally at one end of the electrodes, and then the formed plasma quickly moves toward the opposite end under strong force influence of its own magnetic field. Eventually, plasma clot is flying out of the discharge zone.

About the authors

Yu. S. Akishev

Troitsk Institute of Innovative and Thermonuclear Research

Email: akishev@triniti.ru
108840, Troitsk, Moscow, Russia

T. S. Alekseeva

Troitsk Institute of Innovative and Thermonuclear Research

Email: akishev@triniti.ru
108840, Troitsk, Moscow, Russia

V. B. Karalnik

Troitsk Institute of Innovative and Thermonuclear Research

Email: akishev@triniti.ru
108840, Troitsk, Moscow, Russia

A. V. Petryakov

Troitsk Institute of Innovative and Thermonuclear Research

Author for correspondence.
Email: akishev@triniti.ru
108840, Troitsk, Moscow, Russia

References

  1. Morozov A.I. // Nuclear Fusion, Special suppl. 1969. P. 111–119.
  2. Morozov A.I. Introduction in plasmadynamics. M.: FIZMATLIT. 2006. P. 576.
  3. Kesaev I.G. Cathode Processes of Electric Arc. Moscow: Nauka, 1968.
  4. Mesyats G.A., Korolev Yu.D. // Usp. Fiz. Nauk. 1986. V. 148. P. 101–122.
  5. Korolev Yu.D., Matveev I.B. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2006. V. 34. P. 2507–2513.
  6. Korolev Yu.D., Frants O.B., Landl N.V., Geyman V.G., Matveev I.B. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2007. V. 35. P. 1651–1657.
  7. Korolev Yu.D., Frants O.B., Landl N.V., Geyman V.G., Matveev I.B. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2009. V. 37. P. 586–592.
  8. Akishev Yu., Karalnik V., Kochetov I., Napartovich A., Trushkin N. // Plasma Sources Sci. Technol. 2014. V. 23. P. 054013 https://doi.org/10.1088/0963-0252/23/5/054013
  9. Klimov N.S., Podkovyrov V.L., Zhitlukhin A.M., Safro-nov V.M., Kovalenko D.V., Moskacheva A.A., Poz-nyak I.M. // Problems of Atomic Science and Technology Series Thermonuclear Fusion. 2009. V. 32. № 2. P. 52–61.
  10. Kovalenko D.V., Klimov N.S., Zhitlukhin A.M., Muzychenko A.D., Podkovyrov V.L., Safronov V.M., Yaroshevskaya A.D. // Problems of Atomic Science and Technology Series Thermonuclear Fusion. 2014. V. 37. № 4. P. 39–48.
  11. Garkusha I.E., Solyakov D.G., Chebotarev V.V., Ma-khay V.A., Kulik N.V. // Plasma Physics Reports. 2019. № 5. P. 166.

Supplementary files


Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

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».