Рассмотрена задача о емкостном ВЧ-разряде низкого давления ( << ) с электродами большой площади при возбуждении его электромагнитным полем частотой от 13 до 900 МГц. Получены общие аналитические формулы для амплитуд собственных волн и импеданса разряда. Учтено, что возбуждение поверхностных волн и высших нераспространяющихся мод происходит как благодаря осевой неоднородности структуры «плазма-слой-металл», так и за счет краевых эффектов у среза электрода. Более высокая амплитуда резонансных мод в сравнении с возбуждением разряда ТЕМ-волной в данном случае приводит к бо́льшей изрезанности зависимости импеданса разряда от плотности электронов. Данный вывод подтвержден прямым расчетом импеданса с помощью программы Comsol Multiphysics®.
В работе представлен анализ данных по сечениям упругих и неупругих столкновений электронов с атомами благородных газов. Рассмотрены транспортное (диффузионное) сечение, сечения возбуждения и ионизации. Для выбранных наборов экспериментальных и теоретических данных найдены оптимальные аналитические формулы и для них подобраны аппроксимационные коэффициенты. Полученные полуэмпирические формулы позволяют воспроизводить значения сечений в широком диапазоне энергий столкновения от 0,001 до 10000 эВ с точностью нескольких процентов.
Исследовано влияние на параметры разряда в цезий – ртуть – ксеноновой парогазовой смеси возвращенного обратно в плазму собственного излучения газоразрядной лампы. Изучены трансформация спектра излучения, формирование плазменного канала при достижении квазистационарной стадии. В результате исследования самообращения резонансной линии цезия доказана определяющая роль роста давления паров плазмообразующей среды на изменение характеристик плазмы.
Было спроектировано, изготовлено и испытано нескольких вариантов коаксиальных инжекторов с целью создания компактного, стабильно работающего коаксиального инжектора импульсной плазменной струи. Проведены эксперименты с диэлектрической вставкой из силикатного стекла и из фторопласта. Продемонстрированы основные преимущества коаксиальной конструкции: простота ее исполнения и, следовательно, дешевизна и точность исполнения, а также возможность согласованного режима и возможность «симметризации» разряда внутри камеры при уединенном радиальном стримере инициации по поверхности диэлектрической вставки.
Установлена связь между мощностью электромагнитного излучения плазмы дуги и величиной потока излучения, падающего на поверхность фотоприёмника. С этой целью решено уравнение переноса излучения в плазме дуги для случаев, когда поверхности электродов полностью отражают либо полностью поглощают падающее на них излучение. Рассматривается случай, когда газоразрядная плазма является аксиально-симметричной, однородной и находится в состоянии локального термодинамического равновесия. Получены формулы для мощности Ppl излучения дуги и мощности Pd излучения, падающего на фотоприёмник. Установлено соотношение, связывающее мощности Ppl и Pd. Выполнен численный анализ этого соотношения в широком диапазоне значений геометрических параметров задачи. Результаты расчётов представлены в удобной графической форме. Получены простые асимптотические формулы, связывающие Ppl и Pd в широкой области параметров эксперимента.
В настоящее время в Национальном исследовательском центре «Курчатовский институт» идёт подготовительная стадия работ для первых экспериментов на токамаке Т-15МД. Одним из этапов подготовки является сооружение гиротронного комплекса и конструирование системы ввода СВЧ-мощности для электронно-циклотронного резонансного (ЭЦР) нагрева плазмы. Во время наладочных работ, в связи с пониженным энергопитанием, Т-15МД будет работать с относительно низкими магнитными полями (тороидальное магнитное поле в центре плазмы Btor(r/a = 0) 1,5 Тл). Поэтому частота гиротрона выбрана равной 82,6 ГГц при длительности импульса до 30 секунд с выходной мощностью около 1 МВт. Эксперименты предполагается проводить на второй гармонике необыкновенной волны при вводе СВЧ-излучения с внешней стороны вакуумной камеры (резонанс при Btor 1,5 Тл). СВЧ-излучение гиротрона поступает к фланцу камеры установки по вакуумному гофрированному волноводу, длинной около 35 м, с внутренним диаметром 63,5 мм. Главной задачей гиротронного комплекса Т-15МД на первой стадии работ является предыонизация рабочего газа. Система ввода позволяет фокусировать волновой пучок, и в области фокусировки плотность мощности в поперечном сечении достигает значений 0,200,25 МВт/см2, что аналогично успешным экспериментам по пробою на токамаке Т-10. Последнее зеркало системы ввода способно отклонять пучок в тороидальном и полоидальном направлениях в пределах (25о) и (–5о)(+35о) соответственно. Это придаёт гибкость экспериментам, как по пробою, так и другим задачам по ЭЦР-нагреву и поддержанию безындукционного тока электронно-циклотронными волнами на квазистационарной стадии разряда. В условиях пробоя на стороне сильного магнитного поля (Btor(r/a = 0) 1,3 Тл), электротехническая система Т-15МД позволяет быстро поднять поле в процессе разряда, переместив нагрев в центр.
Компактная схема инерциального электростатического удержания с обратной полярностью на основе наносекундного вакуумного разряда (НВР) позволяет ускорять ионы до энергий, необходимых для ядерных реакций. Например, ионы дейтерия ускоряются в поле виртуального катода (в потенциальной яме) и при их встречных столкновениях c энергиями 100 кэВ может иметь место ядерный DD-синтез. Если потенциальная яма в вакуумном разряде оказывается наполненной дейтерий-содержащими кластерами, то появляется дополнительный канал DD-синтеза «ускоренный ион – кластер». В данной работе обсуждается и исследуется роль кластерной мишени при генерации DD-нейтронов в НВР.
Представлены результаты экспериментов на квазистационарном стеллараторе
Л-2М в режиме электронно-циклотронного резонансного нагрева при помощи двух ги-ротронов. Получены результаты по увеличению энергетического времени жизни плазмы с помощью временной модуляции (профилирования) СВЧ-импульса. Первый гиротрон на фиксированной мощности служил для ионизации и первичного нагрева плазмы, второй обеспечивал стационарный разряд длительностью 10 мс. Продемонстрировано, что варьируя мощность второго гиротрона в диапазоне 50–200 кВт, есть возможность увеличить время жизни в 4 раза при снижении мощности второго гиротрона до 50 кВт. Работа представляет интерес как метод исследования горячей плазмы, удерживаемой в тороидальной магнитной системе стелларатора.
Установлено, что давление и температура плазмы излучающей дуги могут быть определены по измеренным значениям напряжения на плазменном столбе, разрядного тока и фототока, обусловленного потоком излучения всего объёма плазмы на фотоприёмник. Для случая аксиально-симметричной однородной дуговой плазмы, находящейся в состоянии локального термодинамического равновесия, сформулированы уравнения, связывающие значения параметров плазмы с результатами измерений. Уравнение для фототока получено на основе решения уравнения переноса излучения в плазме дуги произвольной оптической плотности. Рассмотрены случаи отражающих и поглощающих электромагнитное излучение поверхностей электродов. Показано, что задача определения параметров плазмы дуги сводится к решению системы двух нелинейных относительно давления и температуры уравнений. Описанный метод использован для определения параметров плазмы сильноточной вакуумной дуги на этапе анодной активности. На примере плазмы вакуумной дуги показана устойчивость метода по отношению к погрешностям исходных данных.
Приводятся результаты первых совместных испытаний гиротрона и волноводного
тракта на большую поглощающую нагрузку в длинном импульсе от высоковольтного
источника питания «Виктория». Достигнута длительность импульса 9,4 с. Оценен-
ная мощность СВЧ-излучения составляет величину 0,85 МВт.
Проведены исследования воздействия положительного и отрицательного коронного разряда на зараженность семян озимой пшеницы и озимого ячменя болезнетворными грибами. Обработка семян этих культур холодной плазмой коронного разряда способ-
ствует снижению их обсемененности спорами грибов, вызывающих заболевания растений. По мере увеличения продолжительности воздействия эффективность применения холодной плазмы повышается. При экспозиции 60 минут отрицательная
корона снизила количество спор грибов на одно зерно ячменя на 45 %. Положительная корона не оказала значимого влияния на зараженность семян озимого ячменя. На обсемененность семян озимой пшеницы спорами болезнетворных грибов отрицательная
и положительная короны оказали практически одинаковое воздействие
Проведен анализ с использованием метода хроматографии состава газа в холодной плазменной струе, представляющей собой потоковое послесвечение тлеющего
СВЧ-разряда атмосферного давления. Плазменная струя формировалась при взаимодействии плазмы разряда с атмосферным воздухом за выходным отверстием 6-ти электродной плазменной горелки, электрическая мощность к которой подводится от волноводного СВЧ (2,45 ГГц)-плазмотрона. Анализ газовых проб струи показал, что при протекании плазмообразующего аргона через СВЧ-разряд за областью разряда происходит образование водорода и метана, а концентрация оксида углерода увеличи-вается в 5–6 раз. Исследование активных форм кислорода в холодной плазменной струе проводилось с помощью жидкостной хроматографии водного раствора изопропилового спирта после обработки его плазменной струей. Получено, что в результате плазменной обработки происходило частичное окисление изопропилового спирта до ацетона, что позволяет рассматривать его в качестве индикатора активных форм кислорода (гидроксильных радикалов, атомарного кислорода и озона) в холодной плазменной струе.