Mathematical model of thermocurrents based on calculation of electrical resistance and thermopower as an integral over electron energy

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

In this paper current distribution model in the tungsten sample and vapor at surface under electron beam heat was considered. The model is based on the solutions of electrodynamic equations and the two-phase Stefan problem in cylindrical coordinates. Based on the temperature distribution in the computational domain, the electrical resistance and thermopower were calculated through the integral over the electron energy at each grid node. Current is considered as a possible source of rotation of matter, which is observed in experiment. The results of the simulation showed the role of thermal emission and the development path of the model. The model parameters are taken from the experiments on the Beam of Electrons for materials Test Applications (BETA) stand, created at the BINP SB RAS.

作者简介

G. Lazareva

RUDN University

编辑信件的主要联系方式.
Email: lazareva-gg@rudn.ru

Corresponding member of the RAS

俄罗斯联邦, Moscow

V. Popov

RUDN University

Email: apsolodov@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow

V. Okishev

RUDN University

Email: okishev-va@rudn.ru
俄罗斯联邦, Moscow

A. Burdakov

Budker Institute of Nuclear Physics of Siberian Branch Russian Academy of Sciences (BINP SB RAS)

Email: a.v.burdakov@mail.ru
俄罗斯联邦, Novosibirsk

参考

  1. Thorén E., Ratynskaia S., Tolias P., Pitts R.A. The MEMOS-U code description of macroscopic melt dynamics in fusion devices // Plasma Physics and Controlled Fusion. 2021. V. 63.
  2. Zhu D., Li C. et al. Characterization of the in situ leading-edge-induced melting on the ITERlike tungsten divertor in EAST // Nuclear Fusion. 2019. V. 60. P. 016036.
  3. Vyacheslavov L., Arakcheev A., Burdakov A., Kandaurov I., Kasatov A., Kurkuchekov V., Mekler K., Popov V., Shoshin A., Skovorodin D., Trunev Y., Vasilyev A. Novel electron beam-based test facility for observation of dynamics of tungsten erosion under intense ELM-like heat loads // AIP Conference Proceedings. 2016. V. 1771. P. 060004.
  4. Popov V.A., Arakcheev A.S., Kandaurov I.V., Kasatov A.A., Kurkuchekov V.V., Trunev Yu. A., Vasilyev A.A., Vyacheslavov L.N. Theoretical simulation of the closed currents near non-uniformly strongly heated surface of tungsten due to thermo-emf // Phys. Plasmas. 2022. V. 29. P. 033503.
  5. Arakcheev A.S., Apushkinskaya D.E., Kandaurov I.V., Kasatov A.A., Kurkuchekov V.V., Lazareva G.G., Maksimova A.G., Popov V.A., Snytnikov A.V., Trunev Yu.A., Vasilyev A.A., Vyacheslavov L.N. Two-dimensional numerical simulation of tungsten melting under pulsed electron beam // Fusion Engineering and Design. 2018. V. 132. P. 13–17.
  6. Lazareva G.G., Popov V.A., Arakcheev A.S., Burdakov A.V., Shwab I.V., Vaskevich V.L., Maksimova A.G., Ivashin N.E., Oksogoeva I.P. Mathematical simulation of the distribution of the electron beam current during pulsed heating of a metal target // Journal of Applied and Industrial Mathematics. 2021. V. 24. № 2. P. 97–108.
  7. Лазарева Г.Г., Попов В.А., Окишев В.А. Математическая модель динамики распределения тока электронного пучка в вольфрамовой пластинке и тонком слое его паров при импульсном нагреве с учетом электродвижущей силы // Сиб. журн. индустр. матем. 2024. Т. 27. № 1.
  8. Lazareva G.G., Popov V.A. Effect of Temperature Distribution on the Calculation of the Thermal Current in the Mathematical Model of Pulsed Heating of a Tungsten // Lobachevskii Journal of Mathematics. 2023. V. 44. № 10. P. 4449–4460.
  9. Vasilyev A.A., Arakcheev A.S., Bataev I.A., Bataev V.A., Burdakov A.V., Kandaurov I.V., Kasatov A.A., Kurkuchekov V.V., Mekler K.I., Popov V.A., Shoshin A.A., Skovorodin D.I., Trunev Y.A., Vyacheslavov L.N. Observation of the tungsten surface damage under ITER-relevant transient heat loads during and after electron beam pulse // AIP Conference Proceedings. 2016. V. 1771. P. 060013.
  10. Lazareva G.G., Maksimova A.G. Numerical Simulation of the Propagation of Tungsten Vapor above a Heated Surface // Journal of Applied and Industrial Mathematics. 2022. V. 16. № 3. P. 472–480.
  11. Askerov B.M. Electron Transport Phenomena in Semiconductors. WORLD SCIENTIFIC. 1994. https://www.worldscientific.com/doi/pdf/10.1142/1926.
  12. Filippov A.V., Starostin A.N., Gryaznov V.K. Coulomb Logarithm in Nonideal and Degenerate Plasmas // Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2018. V. 126. P. 430–439.
  13. Аскеров Б.М Кинетические эффекты в полупроводниках. Л.: Наука, 1970.
  14. Blanco F., da Silva F.F., Limão-Vieira P., García G. Electron scattering cross section data for tungsten and beryllium atoms from 0.1 to 5000 eV // Plasma Sources Science and Technology. 2017. V. 26. P. 085004.
  15. Джексон Дж. Классическая электродинамика. М.: Мир, 1965.
  16. Arakcheev A.S., Apushkinskaya D.E., Kandaurov I.V., Kasatov A.A., Kurkuchekov V.V., Lazareva G.G., Maksimova A.G., Popov V.A., Snytnikov A.V., Trunev Yu.A., Vasilyev A.A., Vyacheslavov L.N. Two-dimensional numerical simulation of tungsten melting under pulsed electron beam // Fusion Engineering and Design. 2018. V. 132. P. 13–17.
  17. Бухгольц Г. Расчет электрических и магнитных полей. М.: Иностранная литература, 1961.
  18. Смайт В. Электростатика и электродинамика. М.: Иностранная литература, 1954.
  19. Abadlia L., Gasser F., Khalouk K., Mayoufi M., Gasser J.G. New experimental methodology, setup and LabView program for accurate absolute thermoelectric power and electrical resistivity measurements between 25 and 1600 K: Application to pure copper, platinum, tungsten, and nickel at very high temperatures // Review of Scientific Instruments. 2014. V. 85. № 9. P. 095121.
  20. Fiflis P., Kirsch L., Andruczyk D., Curreli D., Ruzic D.N. Электростатика и электродинамика. М.: Иностранная литература, 1954.
  21. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача М.: Едиториал УРСС, 2003.
  22. Lazareva G.G., Arakcheev A.S., Popov V.A. Mathematical modeling of melting tungsten exposed to pulsed laser beam // Dokl. Math. 2023. V. 107. № 1. P. 83–87.
  23. Waldén J. On the approximation of singular source terms in differential equations // Numerical Methods for Partial Differential Equations. 1999. V. 15. № 4. P. 503–520.
  24. Загонов В.П. Математическое моделирование электромагнитного воздействия импульсных полей на сложные технические системы. Функционирование и развитие сложных народнохозяйственных, технических, энергетических, транспортных систем, систем связи и коммуникаций. М.: МГФ “Знание”, 1998. С. 392–394.
  25. Жуковский М.Е. Самосогласованная квазитрехмерная модель радиационного возбуждения электромагнитных полей // Математическое моделирование. 1996. Т. 8. № 4. С. 3–20.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 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».