Том 50, № 11 (2024)
ТОКАМАКИ
ДИАГНОСТИКА ТОМСОНОВСКОГО РАССЕЯНИЯ С ТАНГЕНЦИАЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ ЗОНДИРОВАНИЯ НА ТОКАМАКЕ Т-15МД
Аннотация
В 2023 г. на токамаке Т-15МД была установлена и введена в эксплуатацию диагностика томсоновского рассеяния с тангенциальной геометрией зондирования. Новая система основана на 100-Гц Nd:YAG лазере, с энергией в импульсе до 3 Дж энергии на первой гармонике, λ = 1064 нм. Система позволяет проводить измерения на протяжении всего плазменного разряда при его длительности до 10 с с временным интервалом в 10 мс. Лазерное излучение вводится в камеру токамака в экваториальной плоскости, проходя через весь плазменный объем от внутренней до внешней периферии плазмы. Система сбора рассеянного излучения расположена внутри экваториального патрубка установки. Диапазон углов рассеяния составляет от 11° до 56°. Системы регистрации основана на 10 полихроматорах на интерференционных фильтрах. С помощью диагностики были проведены измерения электронной температуры и плотности в экспериментальной кампании конца 2023 г. Продемонстрирована работа системы в течение всего разряда токамака в широком диапазоне температур и при длительности разряда до 2 с.
Физика плазмы. 2024;50(11):1289-1298
1289-1298
КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ В ПЛАЗМЕ
КВАЗИОПТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЦЕНАРИЕВ С ЭЛЕКТРОННЫМ ЦИКЛОТРОННЫМ НАГРЕВОМ ПЛАЗМЫ НА ВТОРОЙ ГАРМОНИКЕ НА УСТАНОВКЕ ГДЛ
Аннотация
Исследовано поглощение микроволнового излучения для новой схемы электронного циклотронного нагрева плазмы на второй гармонике с почти поперечным вводом излучения в виде необыкновенной волны в открытой магнитной ловушке ГДЛ (ИЯФ СО РАН). Для численного моделирования использовался аберрационный квазиоптический подход, который был верифицирован на первых экспериментальных данных, полученных на установке. Проведен анализ оптимальных сценариев с новой системой нагрева; установлено, что в текущей конфигурации полная эффективность СВЧ-нагрева не превышает 60%, что существенно меньше значения, заложенного при проектировании системы. Это связано с касательным отражением греющего излучения от области резонанса — волновым эффектом, который ранее не учитывался в рамках геометрооптического приближения. Показано, что нагрев на второй гармонике не приводит к раскачке “перегревной” неустойчивости электронной компоненты, наблюдавшейся при нагреве на первой гармонике, и в целом приводит к широкому профилю энерговклада. Это является достоинством новой схемы, поскольку позволяет избежать МГД-неустойчивостей плазмы, связанных с пикированным выделением мощности в центре плазменного шнура.
Физика плазмы. 2024;50(11):1299-1315
1299-1315
ВОЛНЫ ВАН КАМПЕНА В КВАНТОВОЙ ПЛАЗМЕ
Аннотация
Обсуждается построение волн Ван Кампена при различных способах описания квантовой бесстолкновительной плазмы. Рассматриваются линеаризованное квантовое кинетическое уравнение, описание в терминах отдельных волновых функций и уравнения квантовой гидродинамики. Показано, что при описании посредством волновых функций теория возмущений сохраняет полную энергию плазмы.
Физика плазмы. 2024;50(11):1316-1322
1316-1322
НЕЛИНЕЙНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ЛАНДАУ РЕЗОНАНСА С ЭМИЦ-ВОЛНОЙ В МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ПЛАЗМЕ
Аннотация
Исследуется нелинейное резонансное взаимодействие между электромагнитной ионно-циклотронной (ЭМИЦ) волной и магнитосферными электронами на черенковском резонансе, также называемом резонансом Ландау или нулевым циклотронным резонансом. На основе данных, зарегистрированных 10 сентября 2017 г., одним из космических аппаратов Van Allen Probes (RBSP), получена траектория монохроматического волнового пакета в неоднородной многокомпонентной плазме. Произведено вычисление амплитуды волны вдоль траектории распространения, в котором учитывается не только линейное резонансное взаимодействие с протонами и электронами, но также изменение геометрических факторов, таких как групповая скорость и поперечное сечение лучевой трубки. Численное интегрирование нелинейной системы уравнений движения электронов в поле смоделированного пакета ЭМИЦ-волн показало важную роль нелинейных эффектов в динамике резонансных частиц.
Физика плазмы. 2024;50(11):1323-1338
1323-1338
ДИАГНОСТИКА ПЛАЗМЫ
УСИЛЕНИЕ ПРОТИВОРАКОВОГО ЭФФЕКТА ПРИ СОВМЕСТНОЙ ОБРАБОТКЕ КЛЕТОК СТРУЕЙ ХОЛОДНОЙ АТМОСФЕРНОЙ ПЛАЗМЫ И НАНОЧАСТИЦ ЗОЛОТА
Аннотация
Выбор эффективных и биологически безопасных режимов работы холодной атмосферной плазменной струи (ХПС) имеет решающее значение для разработки противораковой терапии на основе ХПС. В эксперименте и численном моделировании, изменяя длительность импульса положительного импульсного напряжения, были найдены оптимальные режимы ХПС с регулярным распространением стримеров и максимальным током разряда при температуре T < 42∘C. В этих режимах ХПС существенно подавляет жизнеспособность раковых клеток. Показано, что добавление наночастиц золота увеличивает цитотоксический эффект плазменной струи и снижает жизнеспособность эпителиоподобной аденокарциномы легкого NCI-H23, аденокарциномы легкого A549, аденокарциномы молочной железы BrCCh4e-134 и клеток увеальной меланомы uMel1. Модифицированные полиэтиленгликолем наночастицы золота с флуоресцентными метками использовались для визуализации поглощения наночастиц клетками. Продемонстрировано, что ХПС стимулирует проникновение наночастиц в клетки, когда их добавляли в среду с клетками непосредственно перед воздействием ХПС или сразу после, что свидетельствует о кратковременном увеличении проницаемости мембраны клеток.
Физика плазмы. 2024;50(11):1339-1352
1339-1352
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ТОК ПЛАЗМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТОКОВЫХ СЛОЕВ
Аннотация
Предложена и реализована экспериментально методика оперативной оценки ряда ключевых параметров, которые определяют особенности эволюции и динамики токовых слоев, создаваемых в лабораторных экспериментах. Методика основана на анализе изменений во времени интегрального тока плазмы в течение его первого полупериода. Поперечные размеры токовых слоев и напряженность начального электрического поля, инициирующего образование слоя, можно оценить на основе определения индуктивностей как всего колебательного контура, так и области, где протекает ток плазмы. Данные о проводимости плазмы могут быть получены при измерении активного сопротивления плазменного промежутка и размеров токового слоя. Показано, что проводимость увеличивалась в условиях, которые соответствовали увеличению плотности плазмы, что указывает на турбулентный характер проводимости.
Физика плазмы. 2024;50(11):1353-1361
1353-1361
ДИНАМИКА ПЛАЗМЫ
ОСОБЕННОСТИ РАДИАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОИДАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ОСЕВОМ СТРУЙНОМ ВЫБРОСЕ В ПЛАЗМЕННОМ ФОКУСЕ
Аннотация
Проведены исследования радиального распределения Bz-поля на расстоянии 35 см от области генерации осевого струйного выброса (поверхности анода установки) на плазмофокусной установке ПФ-3. Измерения проводились многоканальными магнитными зондами, расположенными в пролетной камере установки. Это позволяло измерять распределение магнитного поля в 18-ти точках по обе стороны от оси пролетной камеры. Магнитные зонды были калиброваны как по абсолютной величине, так и по направлению магнитного поля. Для создания начального продольного (полоидального) магнитного поля использовался внешний многовитковый соленоид. Схема питания соленоида позволяла получать различное направление Bz-поля — вдоль или против оси установки. Показано, что распределение полоидального поля достигает максимума в центре сгустка и спадает на периферии, вне зависимости от наличия внешнего магнитного поля. Bz-поле имеет радиальное распределение Bz(r), близкое по форме к распределению магнитного поля соленоида. Работа выполнена в рамках программы моделирования джетов молодых звездных объектов.
Физика плазмы. 2024;50(11):1362-1376
1362-1376
ИОНОСФЕРНАЯ ПЛАЗМА
ДИНАМИКА РАЗЛЕТА ИСКУССТВЕННЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ В ИОНОСФЕРЕ ЗЕМЛИ
Аннотация
Приводятся результаты численного моделирования начальной стадии разлета плазменных образований, образованных при инжекции высокоскоростных алюминиевых плазменных струй в ионосферу Земли на различных высотах, соответствующих двум экспериментам “Северная звезда”. Исследовано влияние искусственной атмосферы, представленной воздушным облаком, на параметры плазменного образования в эксперименте “Северная звезда-I”. Определены газодинамические параметры плазменных образований и их оптические характеристики. Представлено сравнение результатов расчетов с результатами измерений по кривым светимости в двух диапазонах длин волн фотометров, которое показало хорошее согласие расчетных и экспериментальных данных.
Физика плазмы. 2024;50(11):1377-1387
1377-1387
КОСМИЧЕСКАЯ ПЛАЗМА
К ВОПРОСУ О НЕЛИНЕЙНЫХ ПЫЛЕВЫХ ЗВУКОВЫХ ВОЗМУЩЕНИЯХ В ИОНОСФЕРЕ МАРСА
Аннотация
Рассмотрены пылевые звуковые солитоны и нелинейные периодические волны, распространяющиеся в ионосфере Марса в плазменно-пылевых облаках на высотах около 100 км. Исследована зависимость амплитуды солитона от величины заряда пылевых частиц и концентрации электронов плазмы. Показано, что важным фактором, влияющим на параметры солитона, является адиабатический захват электронов (ионов) плазмы. Исследована возможность существования в ионосфере Марса нелинейных периодических волн. Показано, что величина пространственного периода волны может быть достаточной для ее регистрации космическими аппаратами. Возможность возникновения пылевых звуковых волновых возмущений в ионосфере Марса следует учитывать при обработке и интерпретации данных наблюдений.
Физика плазмы. 2024;50(11):1388-1397
1388-1397
МЕТОДИЧЕСКИЕ ЗАМЕТКИ
1398-1401
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЛАЗМА
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКОГО НАНОСЕКУНДНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА В ВОЗДУХЕ
Аннотация
Представлены результаты численного моделирования импульсно-периодического наносекундного разряда. Рассматривается осесимметричный высокочастотный (5 МГц) электрический разряд в конфигурации иглаигла. Используются численные модели, учитывающие как химическую кинетику высокотемпературного воздуха, так и плазмохимию, в которой скорости реакций определяются величиной приведенного электрического поля. Представлены предварительные результаты плазменной активации воздуха атмосферного давления импульсно-периодическим наносекундным разрядом с целью интенсификации наработки химически активных частиц (на примере атомарного кислорода).
Физика плазмы. 2024;50(11):1402-1408
1402-1408