Магнитогидродинамическая модель плазменного фокуса с учетом эффекта радиационного охлаждения многозарядными ионами и процессов вблизи границы плазма-металл

• Автор: Герусов, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1982
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 c. : ил

Глава I. Мощность радиационных потерь энергии и средний заряд ионов оптически прозрачной стационарной
плазмы
§ I. Постановка задачи и основные уравнения
§ 2. Схемы энергетических уровней ионов
§ 3. Скорости и коэффициенты элементарных процессов
§ 4. Обсуждение результатов численного решения:
а) метод численного решения
б) тестовые сравнения с предыдущими расчетами
в) мощность радиационных потерь энергии и средний заряд, ионов
г) условия применимости ВМ
Глава 2. Радиационное охлаждение цилиндрически-симметричного 2 - пинча на стадии схождения плазменной оболочки
§ 5. Теоретические исследования 2 - пинча
§ б. Основные уравнения модели
§ 7. Нагрев анода перед фронтом ударной волны
§ 8. Численный метод решения
§ 9. Динамика 2 - пинча с радиационным охлаждением
§10. К вопросу о механизме возникновения рентгеновского
режима плазменного фокуса
Глава 3. Магнитогидродинамический механизм испарения электрода в рентгеновском режиме плазменного
фокуса
§11. Распределение токов в металле и основные уравнения
процесса испарения

§ 12. Термодинамические характеристики материала анода
§ ІЗ. Электропроводность и теплопроводность материала анода и эффект растекания тока
§ 14. Численный метод решения
§ 15. Обсуждение результатов численного решения задачи об
испарении анода:
а) общая картина испарения
б) вторичные физические эффекты в испаренном слое
Литература
Таблицы
Рисунки

Данная диссертация посвящена: а) вычислению мощности радиационных потерь энергии и среднего заряда ионов оптически прозрачной плазмы неона при условии стационарности заселенностей энергетических уровней ионов; б) численному исследованию цилиндрически-симметричного пинчевого разряда в смеси дейтерия и неона на стадии схождения плазменной оболочки при учете радиационных объемных потерь энергии; в) численному исследованию процесса испарения металлического электрода, происходящего на конечной стадии рентгеновского режима плазменного фокуса в результате интенсивного джо-улева тепловыделения.
В последнее время теоретическое и экспериментальное изучение 2 - пинча проводилось во многих работах. Важность этих исследований обусловлена следующими причинами. Во-первых, с момента создания и до сих пор 2 - пинчевый разряд рассматривается как одно из возможных устройств для осуществления управляемого термоядерного синтеза. Во-вторых, 2 - пинчевый разряд может быть использован либо как источник интенсивных ускоренных пучков электронов, ионов или нейтронов, либо как источник жесткого рентгеновского излучения высокой интенсивности. Особый интерес в настоящее время представляет исследование 2 - пинча на стадии схождения плазменной оболочки в смеси дейтерия с многозарядным газом, в частности неоном, поскольку в этом случае радиационное охлаждение многозарядными ионами оказывает существенное влияние на пространственные распределения физических величин в сходящейся плазменной оболочке разряда.
Для учета радиационного охлаждения 2 - пинчевого разряда в

мерной негидродинамической модели И рассматривалась заключительная стадия рентгеновского режима плазменного фокуса. Расчеты [§з] показали, что в отличие от МГД-режима в рентгеновском режиме сжатие пинча осуществляется даже тогда, когда роль кулоновских столкновений пренебрежимо мала. При этом за счет отражения от сходящейся границы пинча заряженные частицы ускоряются до энергий в несколько раз превышающих их тепловую энергию. Полученные в [&з] значения энергии и интенсивности ускоренного пучка ионов дейтерия оказались в удовлетворительном согласии с экспериментальными данными.
§6. Основные уравнения модели.
В данном параграфе будет изложена постановка задачи о ци-линдрически-симметричном 2 -пинчевом разряде в смеси дейтерия и неона на стадии схождения плазменной оболочки к оси. Ограничение рассмотрения стадией схождения обусловлено тем, что экспериментально осуществляемый разряд имеет двумерную структуру [31] и только начало движения оболочки вдоль анода описывается в цилиндричееки-симметричной геометрии.
Как было отмечено в §5 2 -пинч в смеси газов на стадии схождения плазменной оболочки ранее изучался в [§2] . В этой работе
считалось, что радиационными потерями энергии можно пренебречь.
По всей видимости, пренебрежение радиационными потерями энергии в 52] основывалось на расчетах [б4] , в которых было показано
что при разряде в такой же как и в 52] смеси газов радиационное охлаждение не оказывает практически никакого влияния на динамику схождения плазменной оболочки. Правда в И учитывался только тормозной механизм излучения, а как показано в главе I ( или в работе [бб] ), где были проделаны расчеты мощности радиа-