Влияние неупругих столкновений частиц на процессы переноса в частично ионизованной многокомпонентной плазме

• Автор: Степаненко, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 218 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Современное состояние исследований процессов переноса

в частично ионизованной многокомпонентной плазме

1.1. Метод Чепмена-Энскога. Плазма с бесструктурными частицами

1.2. Метод Чепмена-Энскога. Химически активная плазма

с частицами, обладающими внутренними степенями свободы

1.3. Метод моментов Грэда

1.4. Процессы переноса пылевых частиц в плазме

2. Система линеаризованных уравнений моментов для частично ионизованной многокомпонентной плазмы в магнитном поле с учетом неупругих столкновений частиц и

химических реакций

2.1. Уравнения сохранения
2.2. Линеаризованное кинетическое уравнение
2.3. Линеаризованные уравнения моментов
2.4. Общие линейные соотношения переноса для плазмы с учетом процессов неупругого взаимодействия частиц и химических реакций
3. Линейные соотношения переноса для электронов плазмы
3.1. Система скалярных уравнений переноса для электронов
3.2. Оценка величины коэффициента неупругих
потерь электронов
3.3. Системы векторных и тензорных уравнений переноса
для электронов

3.4. Оценка вклада неупругих столкновений электронов в величину электропроводности плазмы
4. Линейные соотношения переноса для тяжелых частиц плазмы
4.1. Линейные соотношения переноса для тяжелых частиц плазмы, обладающих внутренними степенями свободы, в приближении 17
моментов
4.2. Линейные соотношения переноса для бесструктурных тяжелых частиц плазмы в приближении 21 момента
4.3. Расчет коэффициентов переноса тяжелых частиц плазмы в магнитном поле в приближении 21 момента
5. Термосила, действующая на заряженную пылевую частицу
в простой полностью ионизованной плазме
5.1. Вводные замечания
5.2. Ионная термосила
5.3. Электронная сила увлечения
Заключение
Список цитируемой литературы
Приложения
Приложение 1. Вид «химических» интегралов JraJ , 1?а и К'^тпС1 для реакций ионизации электронным ударом и трехчастичной рекомбинации
Приложение 2. Матричные элементы цп1 и рп1 для упругих
столкновений электронов
Приложение 3. Парциальные интегральные скобки для электронов
с учетом неупругих столкновений
Приложение 4. Матричные элементы в уравнениях переноса
тяжелых частиц

Приложение
Приложение

Выражения для коэффициентов Ссф в приближении 21 момента
Динамика пылевых частиц с вращательной симметрией

где Zd - зарядовое число пылевых частиц, а пе - концентрация электронов плазмы. Поскольку пылинки в процессе столкновений с частицами плазмы испаряются, приводя к загрязнению термоядерной плазмы, то в токамаке существует строгое ограничения на предельно допустимое значение концентрации nd. Поэтому авторами [120] было продемонстрировано, что для характерных параметров пристеночной плазмы токамака (пе ~ 10ь см'3, Те~Т,~ 1-10 эВ) условие (1.1), при котором пыль может оказывать влияние на процессы переноса ионов и электронов, не загрязняя при этом основной объем плазмы, выполняется лишь для тех пылевых частиц, чей характерный размер Rd удовлетворяет следующему неравенству,
Rd * /
где Rj =10.1 Zd I 10 см. Анализ этого соотношения показывает, что лишь
наноразмерные пылинки с достаточно большей концентрацией могут оказывать заметное влияние на свойства переноса плазменных компонентов в пристеночной области токамака [120]. Поэтому ниже при рассмотрении процессов переноса пылевых частиц в термоядерной плазме мы будем считать, что
характерный размер пылинок Rd превосходит величину Rd. В результате процессы переноса пылевых частиц будут рассматриваться нами лишь на уровне переноса отдельных пылинок. Таким образом, нас будет интересовать лишь динамика пылевых частиц, определяемая балансом различных сил, действующих на пылевые частицы. Заметим также, что даже в тех случаях, когда наличие пыли всё же оказывает влияние на свойства переноса плазмы, знание сил, действующих на пылинки, необходимо, поскольку они определяют диффузионные и тепловые потоки, переносимые пылевыми частицами.
Основными механизмами, определяющими динамику пылевых частиц в плазме, являются силы трения и термосилы, действующие со стороны как заряженных, так и нейтральных частиц плазмы, гравитационная сила, а также электрические и магнитные поля [120]. В условиях пристеночной плазмы то-