Vol 49, No 4 (2023)

Исследован нагрев плазмы одним и двумя инжекторами быстрых нейтральных атомов в сферическом токамаке Глобус-М2 при тороидальном магнитном поле 0.8–0.9 Тл и токе плазмы 0.35–0.4 МА. Измерение пространственных распределений температуры и концентрации электронов, выполненные диагностикой томсоновского рассеяния лазерного излучения, показало двукратный нагрев электронов плазмы при инжекции нейтральных частиц с энергией до 45 кэВ при мощности пучка 0.75 МВт по сравнению с омическим режимом. Дополнительное включение второго пучка с энергией частиц до 30 кэВ и мощностью до 0.5 МВт позволило получить режим с горячими ионами в диапазоне значений средней плотности плазмы 1.6–10 × 10¹⁹ м^–3. По данным активной спектроскопии и корпускулярной диагностики температура ионов достигла величины 4 кэВ при плотности плазмы 8 × 10¹⁹ м^–3 в горячей зоне, превысив температуру электронов более чем в 2.5 раза.

Представлены результаты расчетной оценки соотношения выхода ДД- и ДТ-нейтронов для сферической камеры с плазменным фокусом ПФ9. Расчеты проводились с использованием МГД-кода с моделью ускорительного механизма генерации нейтронов. Напряжение зарядки конденсаторной батареи варьировалось в диапазоне от 15 до 25 кВ, начальное давление рабочего газа варьировалось в диапазоне от 4 до 30 Торр. В расчетах получено, что отношение выхода ДТ-нейтронов к выходу ДД-нейтронов варьируется в широком диапазоне от 2 до 120, в то время как соотношение сечений ДТ- и ДД-реакций для характерных энергий ионов в пучке меняется в диапазоне от 95 до 122. Анализ результатов выполненных расчётов показал, что различие в оценках выхода нейтронов обусловлено особенностями энергетического распределения ионов.

На основе кинетического уравнения Больцмана аналитически рассмотрено распространение продольных гармонических плазменных колебаний в монослойном графене в присутствии внешнего магнитного поля. Представлены простые аналитические формулы для положений циклотронных резонансов в спектре магнето-плазменных колебаний.

Экспериментально исследовано ускорение лазерно-индуцированной плазмы, возникающей при трехступенчатой фотоионизации атомного пара импульсным излучением лазеров на красителе, накачиваемых лазерами на парах меди. Ускорение осуществлялось за счет переменного магнитного поля, возникающего при прохождении импульса тока через индуктор, расположенный в непосредственной близости от области лазерной фотоионизации паров атомарного лютеция.

Экспериментально исследовано энергетическое распределение горячих электронов, вылетающих из плазмы ионного источника на основе разряда в условиях электронного циклотронного резонанса (ЭЦР). Измерения были проведены в широком диапазоне значимых параметров мощности греющего СВЧ-излучения и давления нейтрального газа. Уникальность исследуемой установки состоит в высоком удельным энерговкладе в плазму, удерживаемую в квазигазодинамическом (столкновительном) режиме. Также в ходе экспериментов была произведена диагностика излучения в микроволновом диапазоне, порождаемого исследуемой горячей фракцией электронов. Были найдены режимы, при которых выполняются условия для развития кинетических неустойчивостей в плазме ЭЦР-разряда. Установлены энергии электронов, вызывающих развитие неустойчивостей такого типа, и характеризующихся всплесками СВЧ-излучения.

Теоретически исследуется влияние невзаимности межчастичных сил на обмен энергией между линейной цепочкой пылевых частиц и окружающей средой. Показано, что существенную роль играет обмен энергией между пылевым компонентом и ионным потоком. При приближении к порогу неустойчивости связанных волн возникает существенное отклонение от закона равнораспределения кинетической энергии по степеням свободы. В случае неоднородного разогрева цепочки коэффициент теплопроводности не зависит от числа частиц и определяется параметрами окружающей плазмы.

Выполнены экспериментальные и расчетно-теоретические исследования функции распределения электронов по энергии (ФРЭЭ) на стадии послесвечения тлеющего разряда в смеси гелия (содержание 98.5% Не) и ксенона (содержание 1.5% Хе) для давлений 1, 2 и 3 Торр и токе разряда 10 мА. Разряд зажигался в трубке радиусом 1.25 см. Согласно измерениям, в области малых энергий функция распределения электронов по энергии (ФРЭЭ) имеет вид близкий к максвелловской функции. Характерной особенностью измеренных функций распределения является также наличие плато в области энергий 1–4 эВ. Формирование этого плато связано с быстрыми электронами (4.5 эВ), образующимися в процессах хемоионизации с участием метастабильных атомов ксенона. Расчеты выполнены в рамках нестационарного уравнения Больцмана в локальном приближении для ФРЭЭ с учетом источника быстрых электронов. Проведено сравнение экспериментальных и расчетных результатов.

Повторной обработкой уточнены результаты измерения времени жизни отрицательных молекулярных ионов \({\text{D}}_{2}^{ - }\) и HD^─: время жизни иона \({\text{D}}_{2}^{ - }\) равно 3.9 ± 0.1 мкс, а иона HD^─ – 4.6 ± 0.1 мкс. Уточнены значения энергии пучка, при которой проводились измерения. Показано, что результаты измерения делятся на две группы, внутри которых время жизни для ионов \({\text{D}}_{2}^{ - }\) и HD^─ совпадает с хорошей точностью.