Разработан двумерный в координатном пространстве и трехмерный в пространстве скоростей численный код, основанный на методе частиц в ячейке, для моделирования мультипакторного разряда на диэлектрике, помещенном в плоскопараллельный волновод, с учетом вторичной электронной эмиссии с поверхности диэлектрика и стенок волновода, конечной температуры вторичных электронов, пространственного заряда электронов, а также упругого и неупругого отражения электронов от диэлектрика и стенок волновода. Код позволяет моделировать различные стадии мультипакторного разряда, начиная с возникновения электронной лавины и заканчивая стадией насыщения. Показано, что из-за утечки электронов на стенки волновода порог развития одностороннего мультипактора на диэлектрике, помещенном в зауженный волновод с абсорбирующими стенками, увеличивается по сравнению с порогом в случае неограниченного диэлектрика. Обнаружено, что, в зависимости от напряженности СВЧ-поля и вторично-эмиссионных характеристик стенок волновода, могут реализоваться два режима мультипакторного разряда. В первом режиме, который реализуется при относительно низких напряженностях СВЧ-поля, мультипакторный разряд развивается только на диэлектрике, поверхность которого заряжается положительно относительно стенок волновода. Во втором режиме, который реализуется при достаточно высоких напряженностях СВЧ-поля, происходит одновременное возбуждение одностороннего мультипактора на поверхности диэлектрика и двустороннего мультипактора между стенками волновода. В этом случае поверхность диэлектрика и пространство между стенками волновода приобретают отрицательный потенциал. Показано, что учет отражения электронов от поверхности диэлектрика и стенок волновода приводит к появлению высокоэнергетических хвостов функции распределения электронов.
Рассмотрена пионерская роль известного отечественного ученого А. А. Власова в формировании основных представлений о вибрационных свойствах плазмы, нашедших отражение в форме «уравнения Власова». В силу ряда обстоятельств работы Власова долгое время были недооценены. Сегодня, в частности, отмечается значение уравнения Власова для описания бесстолкновительного поглощения плазменных волн за счет их взаимодействия с электронами.
В работе измерение сопротивления плазменного шнура было использовано для определения эффективного заряда плазмы в двух режимах омического разряда стелларатора Л-2М: до и после проведения процедуры боронизации вакуумной камеры. В режимах без боронизации вакуумной камеры Zeff принимает значения от 4 до 6 и уменьшается с ростом плотности. С введением процедуры боронизации значения эффективного заряда, измеренные по проводимости, лежат в интервале Zeff = (1,5—2) и не проявляют зависимость от плотности. Сравнение значений эффективного заряда, вычисленных по спектру мягкого рентгеновского излучения и по электропроводности, показывает, что в случае, когда фактор превышения меньше 20, оба метода хорошо согласуются. В импульсах, когда фактор превышения больше значения 20, допущение о доминировании одной примеси, а именно, бора, не верно, и вышеизложенный метод требует более сложного анализа.
Дан обзор наиболее интересных результатов, представленных на ежегодной XLII Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, состоявшейся с 9 по 13 февраля 2015 года в городе Звенигород Московской области. Проведен анализ главных направлений исследований в области физики плазмы в России.
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, и представлены результаты численного моделирования дрейфа ионов и электронов в смеси этих газов, а также процессов зарядки пылевых частиц.
Разработана стендовая установка для исследования способов стабилизации и дестабилизации разряда, связанных с наложением внешнего магнитного поля на основе системы линейных токов, включенных последовательно в цепь разряда. Получены данные о влиянии конфигурации внешнего магнитного поля на движение и форму дугового столба, размеры и скорости перемещения его опорных пятен и электродных струй-факелов.
Рассчитаны и проанализированы характеристики дрейфа электрона в смеси гелия с ксеноном при напряженности электрического поля E/N= 1—100 Тд с учетом неупругих столкновений. Показано, что даже незначительная добавка ксенона в гелий, начиная с долей процента, сильно влияет на разряд, в особенности, на характеристики неупругих процессов. Исследовано влияние процентного состава гелия и ксенона на дрейф электронов, в частности, на коэффициенты диффузии и подвижности, частоту ионизации и т. д.
На стеллараторе Л-2М при повышении удельной мощности нецентрального электронноциклотронного нагрева плазмы до 3 МВт/м3 обнаружен спонтанный транспортный переход с ростом энергии плазмы на ~14 % при четырехкратном скачкообразном понижении энергии коротковолновой турбулентности (k= 30 см–1).
Ранее была продемонстрирована генерация DD-нейтронов в межэлектродной среде наносекундного вакуумного разряда малой энергии (~ 1 Дж) с полым катодом и дейтерированным Pd-анодом. Была выявлена принципиальная роль образования виртуального катода и соответствующей ему потенциальной ямы в процессах столкновительного DD-синтеза в межэлектродном пространстве. В данной работе получен в эксперименте и обсуждается выход нейтронов на самой начальной стадии разряда, когда пучок автоэлектронов лишь начинает облучать неидеальную поверхность дейтерированного Pd-анода.
Обнаружено и экспериментально подтверждено влияние на физический срок службы газоразрядных ламп низкого давления повышенной температуры кварца около электровводов, что ранее не принималось во внимание. Предложены и опробованы два способа уменьшения влияния данного фактора на срок службы газоразрядных ламп.