Efficiency of Conversion of the Magnetic Energy into Z-Pinch Radiation of Nested Arrays of Mixed Composition at the Angara-5-1 Facility

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The results of experiments on the study of the generation of high-power pulsed soft X-ray (SXR) emission with a photon energy higher than 100 eV (in the spectral range with wavelengths λ shorter than 120 Å) during the plasma implosion of nested arrays of mixed composition with different ratios of array radii carried out on a pulse power facility Angara-5-1 with a discharge current level of up to 3.5 MA are presented. The outer array consisted of fibers of a substance with a low atomic number (plastic), and the inner array consisted of a substance with a high atomic number (tungsten, W). In the case of nested arrays of this design, a significant increase in the peak SXR power was obtained compared to single tungsten arrays with the same parameters as for the tungsten array in the inner array. By optimizing the linear mass of the outer array and the ratio of array radii, powerful SXR pulses were prepared with a high pulse power up to 18 TW, pulse energy of ~140 kJ and short pulse duration of ~5 ns. It is shown that by optimizing the linear mass of the outer array (fiber array) it is possible to achieve ~90% conversion of the electromagnetic energy pumped into the vicinity of the array into X-ray emission pinch energy. In this case, the fraction of the kinetic energy of the plasma implosion into the emission energy is not higher than 30%. In shots optimal over the output SXR power, an increase in the fraction of the X-ray emission energy in the spectral range of λ ∈ (30, 40) Å was recorded that is 30–100% than that in single tungsten arrays with similar parameters.

作者简介

K. Mitrofanov

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: mitrofan@triniti.ru
108840, Moscow, Russia

A. Gritsuk

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: mitrofan@triniti.ru
108840, Moscow, Russia

V. Aleksandrov

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: mitrofan@triniti.ru
108840, Moscow, Russia

A. Branitsky

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: mitrofan@triniti.ru
108840, Moscow, Russia

E. Grabovsky

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: mitrofan@triniti.ru
108840, Moscow, Russia

G. Oleinik

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: mitrofan@triniti.ru
108840, Moscow, Russia

I. Frolov

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

编辑信件的主要联系方式.
Email: mitrofan@triniti.ru
108840, Moscow, Russia

参考

  1. Deeney C., Douglas M.R., Spielman R.B., Nash T.J., Peterson D.L., L’Eplattenier P., Chandler G.A., Sea-men J.F., Struve K.W. // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 81. № 22. P. 4883–4886.
  2. Грабовский Е.В., Зукакишвили Г.Г., Митрофанов К.Н., Олейник Г.М., Фролов И.Н., Сасоров П.В. // Физика плазмы. 2006. Т. 32. № 1. С. 33–48.
  3. Cuneo M.E., Sinars D.B., Waisman E.M., Bliss D.E., Stygar W.A., Vesey R.A., Lemke R.W., Smith I.C., Rambo P.K., Porter J.L., Chandler G.A., Nash T.J., Mazarakis M.G., Adams R.G., Yu E.P., Struve K.W., Mehlhorn T.A., Lebedev S.V., Chittenden J.P., Jennings C.A. // Phys. Plasmas. 2006. V. 13. № 5. P. 056318-1–056318-18.
  4. Sinars D.B., Cuneo M.E., Yu E.P., Bliss D.E., Nash T.J., Porter J.L., Deeney C., Mazarakis M.G., Sarkisov G.S., Wenger D.F. // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 93. № 14. P. 145002-1–145002-4.
  5. Митрофанов К.Н., Александров В.В., Грабовский Е.В., Птичкина Е.А., Грицук Е.А., Олейник Г.М., Фро-лов И.Н., Лаухин Я.Н. // Физика плазмы. 2014. Т. 40. № 9. С. 779–806.
  6. Митрофанов К.Н., Александров В.В., Грицук А.Н., Грабовский Е.В., Фролов И.Н., Лаухин Я.Н., Бреш-ков С.С. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 2. С. 134–157.
  7. Cuneo M.E., Waisman E.M., Lebedev S.V., Chittenden J.P., Stygar W.A., Chandler G.A., Vesey R.A., Yu E.P., Nash T.J., Bliss D.E., Sarkisov G.S., Wagoner T.C., Bennett G.R., Sinars D.B., Porter J.L., Simpson W.W., Ruggles L.E., Wenger D.F., Garasi C.J., Oliver B.V., Ara-gon R.A., Fowler W.E., Hettrick M.C., Idzorek G.C., Johnson D., Keller K., Lazier S.E., McGurn J.S., Mehlhorn T.A., Moore T., Nielsen D.S., Pyle J., Speas S., S-truve K.W., Torres J.A. // Phys. Rev. E. 2005. V. 71. P. 046406-1–046406-43.
  8. Митрофанов К.Н., Александров В.В., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Фролов И.Н., Сасоров П.В. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. № 12. С. 1059–1093.
  9. Митрофанов К.Н., Александров В.В., Грицук А.Н., Браницкий А.В., Фролов И.Н., Грабовский Е.В., Сасоров П.В., Ольховская О.Г., Зайцев В.И. // Физика плазмы. 2018. Т. 44. № 2. С. 157–192.
  10. Александров В.В., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Лаухин Я.Н., Медовщиков С.Ф., Митрофанов К.Н., Олейник Г.М., Сасоров П.В., Федулов М.В., Фро-лов И.Н. // Физика плазмы. 2010. Т. 36. № 6. С. 520–547.
  11. Митрофанов К.Н., Александров В.В., Грабовский Е.В., Браницкий А.В., Грицук А.Н., Фролов И.Н., Лау-хин Я.Н. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 9. С. 751–764.
  12. Митрофанов К.Н., Александров В.В., Браницкий А.В., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Олейник Г.М., Фро-лов И.Н. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. № 10. С. 887–920.
  13. Mitrofanov K.N., Aleksandrov V.V., Branitski A.V., Grabovskiy E.V., Gritsuk A.N., Oleinik G.M., Frolov I.N., Samokhin A.A., Olkhovskaya O.G., Gasilov V.A. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2022. V. 64. № 4. P. 045007-1–045007-24.
  14. Митрофанов К.Н., Александров В.В., Браницкий А.В., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Олейник Г.М. // Cб. тез. доклад. XLIX Междунар. (Звенигородской) конф. по физике плазмы и УТС, 14–18 марта 2022 г., ЗАО НТЦ “ПЛАЗМАИОФАН”. М. С. 120. https://doi.org/10.34854/ICPAF.2022.49.1.085.
  15. Альбиков З.А., Велихов Е.П., Веретенников А.И., Глухих В.А., Грабовский Е.В., Грязнов Г.М., Гусев О.А., Жемчужников Г.Н., Зайцев В.И., Золотовский О.А., Истомин Ю.А., Козлов О.В., Крашенинников И.С., Курочкин С.С., Латманизова Г.М., Матвеев В.В., Минеев Г.В., Михайлов В.Н., Недосеев С.Л., Олей-ник Г.М., Певчев В.П., Перлин А.С., Печерский О.П., Письменный В.Д., Рудаков Л.И., Смирнов В.П., Царфин В.Я., Ямпольский И.Р. // Атомная энергия. 1990. Т. 68. Вып. 1. С. 26–35.
  16. Браницкий А.В., Олейник Г.М. // Приборы и техника эксперимента (ПТЭ). 2000. № 4. С. 58–64.
  17. Александров В.В., Волков Г.С., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Лахтюшко Н.И., Медовщиков С.Ф., Олейник Г.М., Светлов Е.В. // Физика плазмы. 2014. Т. 40. № 2. С. 160–171.
  18. Волков Г.С., Грабовский Е.В., Зайцев В.И., Зукакишвили Г.Г., Зурин М.В., Митрофанов К.Н., Недо-сеев С.Л., Олейник Г.М., Порофеев И.Ю., Смир-нов В.П., Фролов И.Н. // Приборы и техника эксперимента (ПТЭ). 2004. № 2. С. 74–81.
  19. Олейник Г.М. // Приборы и техника эксперимента (ПТЭ). 2000. № 3. С. 49–51.
  20. Александров В.В., Грабовский Е.В., Митрофанов К.Н., Олейник Г.М., Смирнов В.П., Сасоров П.В., Фро-лов И.Н. // Физика плазмы. 2004. Т. 30. № 7. С. 615–629.
  21. Sasorov P. // 6th Intern. Conf. on Dense Z-Pinches. Oxford. Ed.: J. Chittenden. AIP Conf. Proc. 2006. V. 808. P. 81–84.
  22. Spielman R.B., Deeney C., Chandler G.A., Douglas M.R., Fehl D.L., Matzen M.K., McDaniel D.H., Nash T.J., Porter J.L., Sanford T.W.L., Seamen J.F., Stygar W.A., Struve K.W., Breeze S.P., McGurn J.S., Torres J.A., Zagar D.M., Gilliland T.L., Jobe D.O., McKenney J.L., Mock R.C., Vargas M., Wagoner T. // Phys. Plasmas. 1998. V. 5. № 5. P. 2105–2111.
  23. Jones M.C., Ampleford D.J., Cuneo M.E., Hohlfelder R., Jennings C.A., Johnson D.W., Jones B., Lopez M.R., MacArthur J., Mills J.A., Preston T., Rochau G.A., Savage M., Spencer D., Sinars D.B., Porter J.L. // Rev. Scien. Instr. 2014. V. 85. P. 083501-1–083501-11.
  24. Lovberg R.H., Raily R.A. and Shlachter J.S. // Dense Z‑pinches: Proc. of 3rd Int. Conf. 1993. London, United Kingdom. AIP Conf. Proc. 1994. New York. USA. Eds.: Haines M., Knight A. V. 299. P. 59.
  25. Rudakov L.I., Velikovich A.L., Davis J., Thornhill J.W., Giuliani J.L., Jr. and Deeney C. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. № 15. P. 3326–3329.
  26. Velikovich A.L., Davis J., Thornhill J.W., Giuliani J.L., Jr., Rudakov L.I., Deeney C. // Phys. Plasmas. 2000. V. 7. № 8. P. 3265–3277.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2.

下载 (44KB)
索引源数据
3.

下载 (98KB)
索引源数据
4.

下载 (2KB)
索引源数据
5.

下载 (1MB)
索引源数据
6.

下载 (2KB)
索引源数据
7.

下载 (1MB)
索引源数据
8.

下载 (2KB)
索引源数据
9.

下载 (1MB)
索引源数据
10.

下载 (2KB)
索引源数据
11.

下载 (1MB)
索引源数据
12.

下载 (2KB)
索引源数据
13.

下载 (1MB)
索引源数据
14.

下载 (906KB)
索引源数据
15.

下载 (2KB)
索引源数据
16.

下载 (1MB)
索引源数据
17.

下载 (2KB)
索引源数据
18.

下载 (1MB)
索引源数据
19.

下载 (68KB)
索引源数据
20.

下载 (192KB)
索引源数据
21.

下载 (3KB)
索引源数据
22.

下载 (2KB)
索引源数据
23.

下载 (59KB)
索引源数据
24.

下载 (3KB)
索引源数据
25.

下载 (2KB)
索引源数据
26.

下载 (97KB)
索引源数据
27.

下载 (3KB)
索引源数据
28.

下载 (2KB)
索引源数据
29.

下载 (2KB)
索引源数据
30.

下载 (192KB)
索引源数据
31.

下载 (3KB)
索引源数据
32.

下载 (2KB)
索引源数据
33.

下载 (164KB)
索引源数据
34.

下载 (422KB)
索引源数据
35.

下载 (416KB)
索引源数据
36.

下载 (2KB)
索引源数据
37.

下载 (2KB)
索引源数据
38.

下载 (121KB)
索引源数据

版权所有 © К.Н. Митрофанов, А.Н. Грицук, В.В. Александров, А.В. Браницкий, Е.В. Грабовский, Г.М. Олейник, И.Н. Фролов, 2023

##common.cookie##