ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ РАСШИРЕНИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ ПЛАЗМЫ В СФЕРИЧЕСКИ-СИММЕТРИЧНОМ ВАКУУМНОМ ПРОМЕЖУТКЕ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты теоретического моделирования сферически симметричного разлета бесстолкновительной углеродной плазмы из компактного взрывоэмиссионного центра вакуумного разряда. Моделирование проведено на базе совместного решения кинетических уравнений Власова для электронов и ионов и уравнения Пуассона для электрического поля, записанных в сферической системе координат и усредненных по угловым переменным. Показано, что расчетные скорости расширения катодной плазмы в сферически симметричной геометрии заметно ниже, чем скорости расширения плазмы с теми же параметрами, получаемые при решении плоской задачи. Наблюдаемые скорости расширения плазмы катодного факела на уровне 3.5406 см/с могут быть объяснены в рамках бесстолкновительного механизма при выполнении критерия, накладываемого на соотношение эмиссионного тока к предельной току вакуумного промежутка.

Об авторах

А. О Коковин

Институт сильноточной электроники СО РАН

Email: jtm@narod.ru
Томск, Россия

В. Ю Кожевников

Институт сильноточной электроники СО РАН

Email: Vasily.Y.Kozhevnikov@ieee.org
Томск, Россия

А. В Козырев

Институт сильноточной электроники СО РАН

Томск, Россия

Н. С Семенюк

Институт сильноточной электроники СО РАН

Томск, Россия

Список литературы

  1. Месяц Г. А. Взрывная электронная эмиссия. М.: Физматлит, 2011. 280 с.
  2. Месяц Г. А. Импульсная энергетика и электроника. М.: Наука, 2004. 705 с.
  3. Herrmann A., Balden M., Laux M., Krieger K., Muller H. W., Pugno R., Rohde, V. Arcing in ASDEX Upgrade with a tungsten first wall. // Journal of Nuclear Materials. 2009. 390—391. P 747—750.
  4. Rudakov D. L., Chrobak C. P., Doerner R. P., Krasheninnikov S. I., Moyer R. A., Umstadter K. R., Wampler W. R., Wong C. P. C. Arcing and its role in PFC erosion and dust production in DIII-D. // Journal of Nuclear Materials. 2013. V 438. P 805-808.
  5. Pitts R. A., Bardin S., Bazylev B., van den Berg M. A., Bunting P., Carpentier-Chouchana S., Coenen J. W., Corre Y., Dejarnac R., Escourbiac F., Gaspar J., Gunn J. P., Hirai T., Hong S.-H., Horacek J., Iglesias D., Komm M., Krieger K., Lasnier C., . . . Watkins J. G. Physics conclusions in support of ITER W divertor monoblock shaping. // Nuclear Materials and Energy. 2017. V. 12. P. 60-74.
  6. Плютто А. А. Ускорение положительных ионов в расширяющейся плазме вакуумных искр. // ЖЭТФ. 1960. Т. 39. Вып. 6. С. 1589-1592.
  7. Короп Е. Д. , Плютто А. А. Ускорение ионов катодного материала при вакуумном пробое. // ЖТФ. 1970. Т. 40. Вып. 12. С. 2534-2537.
  8. Короп Е. Д., Плютто А. А. Влияние плазмы на эмиссию острийного катода. // ЖТФ. 1971. Т. 41. Вып. 5. С. 1055-1057.
  9. Юшков Г. Ю., Бугаев А. С., Кринберг И. А., Окс Е. М. О механизме ускорения ионов вплазме вакуумного дугового разряда. // ДАН. 2001. Т. 46. № 5. С. 41-43.
  10. Kozhevnikov V., Kozyrev A., Kokovin A., Semeniuk N. The Electrodynamic Mechanism of Collisionless Multicomponent Plasma Expansion in Vacuum Discharges: From Estimates to Kinetic Theory // Energies. 2021. V. 14. № 22. P. 7608.
  11. Кожевников В. Ю., Козырев А. В., Семенюк Н. С., Коковин А. О. Электродинамический механизм ускорения ионов в начальной стадии вакуумного пробоя // Изв. вузов. Физика. 2023. Т. 66. № 6. С. 83-91.
  12. Kozyrev A., Kozhevnikov V. Y., Semeniuk N. S., Kokovin A. O. Initial kinetics of electrons, ions and electric field in planar vacuum diode with plasma cathode. // Plasma Sci. Sources Technol. 2023. V. 32. № 10. P. 105010.
  13. Кожевников В. Ю., Козырев А. В., Игумнов В. С., Семенюк Н. С, Коковин А. О. Кинетическая теория расширения двухкомпонентной плазмы в плоском вакуумном диоде // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2023. № 6. C. 183-191.
  14. Козырев А.В., Кожевников В.Ю., Коковин А.О. Кинетическая теория расширения катодной плазмы в неоднородной геометрической конфигурации вакуумного диода // Изв. вузов. Физика. 2024. Т. 67. №5. С. 35-45.
  15. Anders A. Ion charge state distributions of vacuum arc plasmas: The origin of species // Physical Review E. 1997. V. 55. P. 969.
  16. Besse N., Sonnendrucker E. Semi-Lagrangian schemes for the Vlasov equation on an unstructured mesh of phase space // Journal of Computational Physics. 2003. V. 191. P. 341-376.
  17. Strang G. On the Construction and Comparison of Difference Schemes // SIAM J. Numer. Anal. 1968. V. 5. № 3. P. 506-517.
  18. Kozhevnikov V. Yu., Kozyrev A. V., Semeniuk N. S. Modeling of Space Charge Effects in Intense Electron Beams: Kinetic Equation Method vs PIC-method // IEEE Trans. Plasma Sci. 2017. V. 45. № 10. P. 2762-2766.
  19. Калиткин Н. Н., Альшин А. Б., Альшина Е.А., Рогов Б. В. Вычисления на квазиравномерных сетках. М.: Физматлит, 2005. 224 с.
  20. Баренгольц С.А., Месяц Г.А., Перельштейн Э.А. Феноменологическая модель неустойчивой стадии вакуумного искрового разряда // Журнал технической физики. 2009. Т. 79. № 10. С. 45-52.
  21. Torres-Cordoba R., Martinez-Garcia E. Analytical and exact solutions of the spherical and cylindrical diodes of Langmuir-Blodgett law // Phys. Plasmas. 2017. V. 24. P. 103113.
  22. Баженов Г.П., Месяц Г.А., Чесноков С.М. О замедлении скорости движения эмиссионной границы катодного факела в диоде, работающем в режиме взрывной эмиссии // Радиотехника и электроника. 1975. Т. 20. С. 2413.
  23. Шмелев Д.Л., Баренгольц С.А., Цвентух М. Численное моделирование разлета плазменного факела в искровой стадии вакуумной дуги // Изв. вузов. Физика. 2016. Т.59. № 9/3. С. 164-167.
  24. Аскарьян Г.А. Самоускорение ионизирующих частиц в электрическом поле поляризующей ионизационной петли // Письма в ЖЭТФ. 1965. Т.2. №4. С. 179.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

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».