В работе обсуждается эффект частичного «запирания» рентгеновских квантов с энергией меньше или порядка 10 кэВ межэлектродной полидисперсной средой наносекундного вакуумного разряда (НВР) с виртуальным катодом, что иногда сопровождается высокоинтенсивными вспышками рентгеновского излучения (РИ). Предложена модель диффузии и выпуска РИ в НВР на основе решения уравнения для потока квантов в рассеивающей и поглощающей межэлектродной среде. Результаты представленной модели сопоставляются со схемой стохастического лазера В. С. Летохова.
Представлены результаты конверсии метана в углеводороды группы С2 в холодной, химически активной, сверхзвуковой электронно-пучковой плазме. Получены зависимости коэффициента использования метана и выхода продуктов от энергии и тока активирующего пучка электронов, дополнительной электромагнитной мощности, а также фонового давления. Показано, что за счет изменения вышеуказанных параметров возможно изменение состава получаемых продуктов.
Проведены эксперименты по предварительной ионизации плазмы стелларатора Л-2М с использованием двухканальной системы ионного циклотронного резонансно-го нагрева. Мощность каждого канала нагрева составляла 1 кВт. ВЧ-мощность для предварительной ионизации рабочего газа подавалась на антенну за 10 мс до возникновения напряжения на обходе. Проведение предварительной ионизации позволило уменьшить напряжение на обходе перед пробоем рабочего газа на 15–20 %. Задержка между моментом возникновения напряжения на обходе и моментом пробоя рабочего газа уменьшилась вдвое. Вследствие этого наблюдалось подавление генерации убегающих электронов на начальной стадии разряда, возникающей в условиях низкой плотности плазмы и высокого напряжения на обходе. При подаче ВЧ-напряжения на антенну детектором ДРГ3-01 было зарегистрировано уменьшение интенсивности жесткого рентгеновского излучения в 10 раз, что указывает на подавление генерации убегающих электронов. Наилучшее подавление генерации убегающих электронов наблюдалось в условиях, когда ВЧ-импульс предварительной ионизации подавался за 10 мс до возникновения напряжения на обходе и заканчивался через 10 мс после пробоя рабочего газа.
По Доплеровскому уширению линии H измерена энергия атомов водорода, поступающих в плазму со стенки вакуумной камеры в режиме омического нагрева в стеллараторе Л-2М, которая оказалась равной 4,1 эВ. Проведено моделирование проникновения в плазму нейтрального водорода с измеренной энергией, и рассчитаны энергетические спектры потока атомов перезарядки, вылетающих из плазмы. Проведено сравнение полученных результатов с результатами аналогичных расчетов с энергией проникающих в плазму нейтралов 2 эВ, которую принято использовать при моделировании. Показано, что изменение энергии поступающих со стенки нейтралов существенно влияет на проникновение нейтральных частиц в цен-тральные области плазмы. Моделирование показало, что при энергии нейтралов со стенки 4,1 эВ в центральные области плазмы проникает в полтора-два раза больше нейтральных частиц, чем при энергии 2 эВ.
В работе представлены результаты расчетов характеристик дрейфа электронов в аргоне для случая постоянного и однородного электрического и магнитного полей. Приведенные напряженности электрического поля 10, 30, 100 Тд, при индукции магнитного поля до 10 Тл при плотности газа 10 17 атомов в см 3 представляют основной интерес для физики газоразрядной плазмы во многих приложениях. Рассмотрено влияние как про дольного, так и поперечного магнитного поля на основные характеристики дрейфа, включая неупругие процессы. Приведены результаты расчетов энергобала нса электронов и показано, что с увеличением поперечного магнитного поля неупругие процессы подавляются, а ср едняя энергия при этом уменьшается незначительно (для 10 E N 100 Тд). Проанализированы основные закономерности изменения коэффициентов продольной и поперечной диффузии в зависимости от параметра Холла. Для случая поперечного магнитного поля исследована зависимость тока Холла от силы магнитного поля. Проведено сравнение с известными аналитическими оценками ск орости дрейфа и коэффициентов диффузии диффузии.
Разработан и создан оригинальный источник неравновесных низкотемпературных плазменных струй на основе барьерного разряда в радиально-сходящемся потоке атомарных и молекулярных газов при атмосферном давлении. Электродная система разряда состоит из двух параллельных кварцевых дисков, в геометрическом центре которых сделаны два соосных одинаковых отверстия. На внешнюю сторону каждого диска наклеена металлическая фольга в форме широкого кольца, соосного отверстиям. Поток газа направлен от периферии дисков к их центру и выходит наружу по нормали к поверхности дисков через узкие отверстия. В результате формируются две соосные плазменные струи, перпендикулярные дискам и направленные в разные стороны. Аналогов разработанного источника двух соосных и разнонаправленных плаз-менных струй в литературе нет. Источник опробован для плазменной обработки диэлектрических нитей, которые протягиваются через отверстия в барьерах и постоянно обволакиваются плазменными струями. Результаты работы показывают практическую возможность использования созданного газоразрядного источника для непрерывной «roll-to-roll» плазменной обработки полимерных нитей с целью улучшения их гидрофильности.
В работе исследована эволюция пылинок из различных материалов, используемых в термоядерных энергетических установках, построена модель для описания пылеобразования. В модели учитывались термохимические, электрические и другие свойства материалов стенок термоядерного реактора. Показано, что доминирующим процессом, приводящим к уменьшению массы пылинки, является термическое испарение, которое определяется давлением насыщенного пара при температуре теплового равновесия. Получены оценки времени жизни пылинок из разных материалов в зависимости от параметров плазмы. Представленные результаты могут быть полезны для оценки длины проникновения пылевых частиц в глубину реактора. Показана разница в динамике частиц из легких и тяжелых элементов. Из рассмотренных четырех эле-ментов (Be, Ni, Mo и W), пылинки из никеля демонстрируют наиболее высокую прони-кающую способность из-за длительного времени жизни и умеренного веса.
Выполнены численные расчеты нестационарной неравновесной функции распределения электронов в газе метане CH4, возбуждаемом источником высокоэнергичных электронов с начальной энергией 1 кэВ. Были учтены основные элементарные процессы взаимодействия электронов с молекулами метана. Вычислены доли потерь энергии электронов на ионизацию, диссоциацию и возбуждение различных уровней молекул, позволяющие определять скорости неупругих процессов взаимодействия электронов с молекулами метана CH4.
Получены трехмерные распределения скорости, температуры и давления в сверхзвуковом воздушном потоке при M = 2, а также плотности тока в инициируемом в нем разряде. Газовый разряд постоянного тока величиной 10 А рассматривался в гидродинамическом приближении в рамках канальной модели. Рассмотрена эволюция продольно-поперечного разряда в диапазоне времени t до 20 мкс. Показано, что разряд движется практически со скоростью основного сверхзвукового воздушного потока, достаточно слабо его возмущая. По полученным в расчетах характерным значениям плотности тока и температуры газа 8000–10000 К в разрядном канале сделаны оценки концентрации электронов ne ~ 1016 см–3. Оценена напряженность поля E ~ 125 В/см и приведенная напряженность поля в канале разряда E/N около 30 Тд. В конфигурации аэродинамической модели с укороченными электродами показан переход к закрепленной на их концах фазе разряда.
Одной из актуальных задач атомной энергетики является переработка отработавшего ядерного топлива. Такая переработка подразумевает отделение актиноидов от продуктов деления урана. Одним из методов переработки может стать плазменная масс сепарация. В ОИВТ РАН в последние 10 лет активно велись исследования, направленные на развитие различных аспектов, связанных с плазменной масс-сепарацией. В статье приведен обзор основных результатов этих исследований по четырем направлениям: численные расчеты и анализ схем сепарации; генерация плазмы буферного газа и создание потенциала в ней; источник плазмы для инжекции смеси разделяемых веществ; сепарация модельных веществ.