Экспериментально и численно изучается пространственная конфигурация релятивистских плазменных сгустков, генерируемых в процессе гиромагнитного авторезонанса и удерживаемых в зеркальной магнитной ловушке. С помощью рентгеноспектральных и рентгенорадиометрических измерений исследованы характеристики генерируемого плазменными сгустками тормозного излучения с газа и со стенок камеры, что позволило определить область локализации сгустка и проанализировать динамику его удержания.
Проведение процедуры боронизации стенок вакуумной камеры привело к тому, что существенно изменился состав плазмы в рабочих импульсах стелларатора Л-2М. Это, в свою очередь, вызвало необходимость вычисления эффективного заряда плазмы. В режиме омического нагрева был измерен эффективный заряд плазмы по проводимости плазменного шнура и из спектра мягкого рентгеновского излучения. Обнаружено сильное влияние боронизации на значение эффективного заряда плазмы. Сравнение значений эффективного заряда плазмы, измеренного двумя способами позволило определить условия, в которых оба метода дают хорошее согласие, и появляется возможность оценивать эффективный заряд плазмы из спектральных измерений.
В работе представлена конструкция и результаты испытания импульсно-периодического резонансного плазменного источника с рабочей частотой 2,45 ГГц на основе магнитной ловушки пробочного типа с постоянными магнитами. Исследовались изменения параметров разряда и температуры электронов аргоновой плазмы в широком диапазоне изменения давления рабочего газа от 1·10-4 до 4·10-3 Торр и падающей мощности СВЧ до 600 Вт. Температура электронов в разряде определялась методом относительных интенсивностей (ЭОС) и двойным зондом в указанном диапазоне изменений падающей мощности и давления. Полученные методом ЭОС зависимости в пределах экспериментальных погрешностей находятся в хорошем количественном и качественном согласии с результатами, полученными методом двойного зонда.
Методом частиц в ячейке проведено 3D-моделирование плазмы для конфигурации полей, реализуемых в ЭЦР-источнике (2,45 ГГц) рентгеновского излучения CERA-RX(C). Получены зависимости энергетических спектров электронов, высаживаемых на электрод-мишень, от амплитуды и частоты пульсаций электрического поля, лежащей в мегагерцовом диапазоне. Проведено сравнение с результатом натурного эксперимента.
Построена приближенная математическая модель физических процессов в геликонном разряде. Эта модель позволяет найти математические связи между вкладываемой мощностью, параметрами плазмы и электромагнитными полями, возбуждаемыми в цилиндрически симметричном геликоном разряде. На группе экспериментальных и расчетных данных произведена первоначальная верификация отдельных результатов численных расчетов, выполненных с использованием разработанной приближенной математической модели.
Эволюция начальных возмущений представляет самостоятельный интерес при описании турбулентного состояния. Для замагниченной плазмы при определенных условиях возможно проследить эволюцию отдельного малого возмущения, нарастающего в результате неустойчивости дрейфового типа вплоть до перехода в нелинейный режим. Такая возможность основана на экспериментально установленной связи спектров пульсаций с предсказаниями линейной теории дрейфовых неустойчивостей. Предложенная модель базируется на рассмотрении дрейфовой волны конечной амплитуды в условиях воздействия сдвигового течения. Выполненные теоретические оценки амплитуды возмущений находятся в разумном согласии с экспериментально наблюдаемыми значениями.
Выполнены оценки основных теплофизических параметров плазмы, которая возникает на месте термоядерной мишени при её обжатии и нагреве высокоскоростными импульсными плазменными струями (плазменным лайнером) или излучением многоканального лазера (лазерным драйвером). Обсуждаются инновационные схемы — “стандартный” вариант и “комбинированная” схема для магнитно-инерциального термоядерного синтеза (МИТС).
Разряд в смеси газов обладает рядом особенностей, которые могут проявляться в экспериментах с пылевой плазмой. Например, при большом отличии атомных весов ионов и атомов, имеет место сильная анизотропия функции распределения ионов по скоростям, что, в свою очередь, может вызывать значительное изменение свойств пылевых структур. В работе выполнен анализ экспериментов по исследованию пылевых образований в газовом разряде смеси легкого и тяжелого газов — гелия и аргона.
Приведены результаты численного моделирования дрейфовых траекторий частиц в стеллараторе Л-2М с помощью разработанного в ИОФ РАН нового компьютерного кода «TRAZ». Код осуществляет интегрирование уравнения дрейфового движения частицы с учетом влияния на их движение возникающих в плазме радиальных электрических полей. Моделирование показало, что радиальное электрическое поле существенно меняет траектории движения частиц в стеллараторе. Установлены зоны параметров соотношений продольной и поперечной скоростей частиц (по отношению к магнитному полю), в которых характеристики дрейфовых траекторий качественно меняются при изменении знака продольной скорости.
Дан обзор новых наиболее интересных результатов, представленных на ежегодной XLIII Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, состоявшейся с 8 по 12 февраля 2016 года в городе Звенигороде Московской области. Проведен анализ развития и достижений главных направлений исследований в области физики плазмы как в России, так и за рубежом.