Предлагается метод обобщения решения уравнения Шафранова для описания неустановившегося движения плазмы со скоростью, пропорциональной расстоянию до центра симметрии.
Проведено исследование способов стабилизации и дестабилизации разряда, связанных с наложением внешнего магнитного поля посредством системы линейных токов, включенных последовательно с разрядом. 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. Определены статистические плотности распределения состояний разряда по мощности.
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.
На основе измерения магнитных полей токовых слоев определены пространственные распределения электрического тока и электродинамических сил на последовательных стадиях эволюции слоя. Обнаружены два новых эффекта, которые проявляются преимущественно на поздних стадиях эволюции токовых слоев, а именно, расширение области протекания тока в периферийных областях слоя и появление обратных токов, область протекания которых постепенно расширяется от периферии к центру слоя. Спектроскопическими методами обнаружена и исследована генерация сверхтепловых потоков плазмы, которые ускоряются вдоль ширины слоя, от центра к периферийным областям. Измеренные энергии ускоренных ионов плазмы, в основном, согласуются с силами Ампера в токовых слоях, которые определялись на основе магнитных измерений. Возбуждение токов обратного направления является дополнительным подтверждением движения высокоскоростных потоков плазмы от центра токового слоя к его боковым краям.
В работе представлены результаты расчетов методом Монте-Карло транспортных характеристик ионов, пересекающих поверхность мишени. Основное внимание уделено угловому и энергетическому распределению ионов и отличию в распределениях средних по объему и средних по потоку на поверхность мишени.
Построена кубически-нелинейная теория мультигармонических взаимодействий волн в плазменно-пучковом супергетеродинном лазере на свободных электронах с винтовым электронным пучком. В качестве накачки использована замедленная электромагнитная волна, распространяющаяся в замагниченной плазменно-пучковой системе. Выяснены уровни и механизмы насыщения для различных режимов работы. Показано, что учет множественных параметрических взаимодействий гармоник волны пространственного заряда приводит к уменьшению уровня насыщения сигнала в два и более раз. Определен режим работы, в котором сигнал имеет наиболее высокий уровень насыщения. Продемонстрирована возможность использования таких устройств в качестве источника мощного электромагнитного излучения в миллиметровом диапазоне длин волн.
После проведения процедуры боронизации из оптических измерений было установлено, что в числе прочего изменился состав примесей плазмы. Встала задача определения эффективного заряда плазмы. В режиме омического нагрева из значений электрического сопротивления плазменного шнура вычислены значения эффективного заряда плазмы для различных концентраций электронов. Сделаны выводы о влиянии боронизации на значение эффективного заряда плазмы, а также изменении значений эффективного заряда в зависимости от плотности плазмы.
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.
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.