Том 49, № 4 (2023)
ТОКАМАКИ
Режим с горячими ионами в сферическом токамаке Глобус-М2
Аннотация
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.
Классификация краевых неустойчивостей на токамаке Глобус-М2
Аннотация
Cреди наблюдаемых на Глобус-М2 периферийных неустойчивостей выделяют краевые неустойчивости двух типов: синхронизированные и десинхронизированные с пилообразными колебаниями. Десинхронизированные срывы появляются в режимах, характеризующихся высокими значениями давления в пьедестале pped > 3 кПа, и наблюдаются в разрядах с тороидальным магнитным полем BT > 0.6 Т и током по плазме IP > 0.3 МА. Десинхронизированные срывы краевой неустойчивости относятся к типу 3/5 с доминирующим влиянием пилинг-моды. Синхронизированные срывы наблюдались в более широком диапазоне параметров разряда, в том числе при BT < 0.6 Т и IP < 0.3 МА. Расчеты устойчивости пилинг-баллонной (ПБ) моды показали, что при ширине пьедестала ψnorm = = 0.09 и pped > 3.5 кПа возможна дестабилизация ПБ-моды без дополнительного воздействия. Экспериментальные данные указывают на доминирующую роль микротиринговой неустойчивости в пьедестале. Микротиринговая мода не позволяет пьедесталу Глобуса-М2 достичь состояния неустойчивой кинетической баллонной моды, что объясняет низкую предиктивную силу модели EPED в токамаке Глобус-М2.
ДИНАМИКА ПЛАЗМЫ
Расчетная оценка соотношения выхода ДД- и ДТ-нейтронов для разрядных камер с плазменным фокусом
Аннотация
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.
КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ В ПЛАЗМЕ
Аналитическое описание циклотронных плазменных резонансов в монослойном графене
Аннотация
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.
ЛАЗЕРНАЯ ПЛАЗМА
Электромагнитное ускорение лазерно-индуцированной плазмы
Аннотация
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.
ДИАГНОСТИКА ПЛАЗМЫ
Диагностика горячей электронной компоненты, вылетающей из плотной неравновесной плазмы непрерывного ЭЦР-разряда
Аннотация
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.
ПЫЛЕВАЯ ПЛАЗМА
Теплопроводность линейной цепочки пылевых частиц
Аннотация
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.
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЛАЗМА
Функция распределения электронов по энергиям в послесвечении тлеющего разряда в смеси Нe–Хe
Аннотация
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.
Расчет параметров лавины электронов в неоне в сильных электрических полях
Аннотация
Методом Монте-Карло рассчитаны зависимости кинетических и транспортных коэффициентов электронов в неоне в диапазоне значений приведенной напряженности поля E/N от 15 до 1500 Тд. Рассчитанные зависимости сравниваются с результатами, полученными решением кинетического уравнения в приближении Лоренца. Показано, что данное приближение нарушается в сильных электрических полях, что приводит к заметным отличиям в значениях транспортных коэффициентов, рассчитанных с использованием обеих методов. С целью верификации расчетов выполнено сравнение с имеющимися в литературе данными измерений. Также показано, что диффузионно-дрейфовое приближение плохо описывает пространственно-временную эволюцию концентрации электронов в неоне в полях больших ≈500 Тд.
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
Уточнение результатов измерения времени жизни неустойчивых ионов \({\text{D}}_{2}^{ - }\) и HD–
Аннотация
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.