Динамика бесстолкновительных сверхзвуковых плазменных потоков в бета=1в стационарном магнитном поле

• Автор: Сиднев, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 c. : ил

Глава I. ОБЗОР ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

РАБОТ

1.1. Источники плазменных потоков

1.2. Динамика плазменных потоков в продольном магнитном поле

Выводы

Глава II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И СРЕДСТВА

ДИАГНОСТИКИ

2.1. Ускоритель МК

2.1.1. Емкостной накопитель и коммутирующая аппаратура

2.1.2. Электродная система ускорителя

2.2. Плазмопровод

2.3. Методы диагностики плазменных потоков
2.3.1. Измерение разрядного тока и напряжения на электродах
2.3.2. Магнитные зонды
2.3.3. Интерферометрия
2.3.4. Нейтронные измерения
2.3.5. Калориметрические и пьезоэлектрические измерения
2.3.6. Рентгеновские и микроволновые измерения
Выводы
Глава III. ТРАНСПОРТИРОВКА ПЛАЗМЕННЫХ ПОТОКОВ С В
В ОДНОРОДНОМ ПРОДОЛЬНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
3.1. Интегральные характеристики потока на входе в плазмопровод. Выбор режима работы ускорителя
3.2. Параметры потока в плазмопроводе
3.3. Динамика потока в однородном магнитном
поле
3.4. Эффективность транспортировки и коэффициенты переноса
Выводы
Глава IV. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ БЕССТОЛКНОВИТЕЛЬШГО'СВЕРХЗВУКОВОГО ПЛАЗМЕННОГО ПОТОКА С В — I СО СТАЦИОНАРНЫМ МАГНИТНЫМ БАРЬЕРОМ
4.1. Динамика взаимодействия
4.2. Параметры торможения потока
4.3. Эффективность ввода плазмы в магнитную ловушку через поле стационарного магнитного барьера
4.4. Радиационные потери и возможность преобразования кинетической энергии плазменного потока в рентгеновское излучение
Выводы
Глава V. СЖАТИЕ ПЛАЗМЫ В МАГНИТНОМ ДИФФУЗОРЕ
5.1. Динамика адиабатического (безударного) сжатия
5.2. Бесстолкновительная ударная волна с р
5.3. Механизм образования ударной волны
5.4. Аномальные процессы на фронте бесстолкнови-тельной ударной волны
5.5. Сравнение результатов эксперимента с двумерными расчетами
5.6. Эффективность сжатия плазмы в магнитном диффузоре
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Уже первые работы по электродинамическому ускорению плазмы /1,2,3/ дали толчок к развитию исследований динамики потоков, создаваемых импульсными плазменными ускорителями. При относительной простоте и невысокой стоимости таких устройств с их помощью сравнительно легко достигаются скорости и мощности потоков, интересные с точки зрения их использования в разработках плазменных ракетных двигателей, при моделировании астрофизических явлений, плазменной технологии и в исследованиях по термоядерной проблематике
Так, с конца пятидесятых годов активно обсуждаются вопросы создания плазменных двигателей для космических аппаратов /4/. Их применение вместо химических приводит к значительному выигрышу в полезной массе ракеты5и в настоящее время они широко используются для корректировки траекторий полета космических аппаратов /5,6/.
Одна из первых попыток моделировать астрофизические явления в лабораторных условиях с помощью плазменных ускорителей принадлежит Альфвену /7,8/. Для проверки одной из гипотез образования солнечной системы в экспериментах создавались плазменные тороиды с собственными магнитными полями и токами и изучалась их эволюция. В /9,10,11/ были сформулированы некоторые задачи моделирования развития галактик, взаимодействия облаков межзвездного вещества и т.д. с помощью плазменных образований с собственными полями. Сюда же примыкает гипотеза Комелькова о механизме образования протуберанцев /12/.
Особенно широкое распространение получили опыты по моделированию процессов взаимодействия солнечного ветра с магнитными поля

ного выхода из плазмы (рис.14). Несмотря на значительное уменьшение энергосодержания плазмы,полный нейтронный выход из нее монотонно возрастает с ростом В0 . Некоторое увеличение нейтронного выхода в области слабых значений поля ( В0 4 1,6 кГс), возможно, связано со взаимодействием плазмы с дейтерием, адсорбированным на стенках плазмопровода.
Существенным требованием, накладываемым на параметры плазменных потоков с точки зрения термоядерной проблематики, является требование = I, т.е. отсутствие в потоке вмороженного магнитного поля Вь . На рис.15 приведены результаты измерений В^ на оси потока в сечении Ъ = 160 см для В0 = 6,4 кГс в зависимости от напряжения на батарее 11 ^ . Величина вмороженного поля монотонно убывает с ростом 1]д ? что приводит к быстрому росту |Ь при постоянном Вд. Для 25 кВ величина близка к I.
Именно этот режим и был выбран для дальнейших экспериментов по исследованию динамики потоков в магнитном поле.
3.2. Параметры потока в плазмопроводе.
На рис.16 приведена типичная интерферограмма потока^снятая в этом режиме в сечении ? = 40 см при Вд= 6,4 кГс. Видно, что
плазменный поток хорошо "оторван" от стенки камеры, т.е. между плазмой и стенкой существует значительная область, где интерференционная картина не искажается в момент прихода плазмы.
Т.к. время диффузии магнитного поля в лайнер существенно превышает характерные времена процесса, то зазор между плазмой и стенкой может быть определен также и с помощью диамагнитных измерений из закона сохранения магнитного потока в лайнере:
Ф0=згЯХЖЧ2)М^рВ^ , (Э.<й<
где ф0 - начальный магнитный поток в лайнере, В~ - начальное