Моделирование взаимодействия заряженных пылинок, распространения волны ионизации и процесса экстракции ионов в лазерном разделении изотопов

• Автор: Гундиенков, Владимир Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Актуальность работы

Цель работы

Научная новизна диссертации

Положения диссертации выносисые на защиту

Научная и практическая ценность

Личный вклад автора

Апробация результатов работы

Глава 1. Моделирование взаимодействия заряженных пылинок в 15 облаках термодинамически равновесных зарядов

1.1. Введение

1.2. Постановка задачи

1.3. Некоторые свойства дебаевских атомов

1.3.1. Дебаевский атом
1.3.2. О ХАРАКТЕРЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ПЫЛИНОК
1.4. Метод решения двуцентровой задачи
1.5. Результаты расчетов
1.5.1. Дебаевская молекула в облаке зарядов одного знака (5= 0)
1.5.2. Дебаевская молекула в облаке заряда обоих знаков (д гО)
1.6. Заключение
Глава 2. Двумерное моделирование волны размножения электронов фона
2.1. Введение
2.2. Постановка задачи

2.3. Алгоритм решения задачи
2.4. Результаты расчетов
2.5. Заключение
Глава 3. Характерное время вытягивания ионов из плазменного 70 сгустка при лазерном разделении изотопов
3.1. Введение
3.2. Оценка времени вытягивания ионов по закону «трех вторых»
3.3. Расчеты в рамках одномерной нестационарной модели
3.3.1. Плоская геометрия
3.3.2. Цилиндрическая геометрия
3.4. Сравнение с результатами экспериментов
3.5. Заключение
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Справочные материалы по формулам и
выражениям, используемым при решении задачи взаимодействия двух заряженных частиц
Приложение 2. Характеристики поля, создаваемого проводящим 110 эллипсоидом
Приложение 3. Некоторые расчетные формулы вычислительной 112 СХЕМЫ решения задачи о характерном времени вытягивания ионов из плазменного сгустка при лазерном разделении изотопов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы
В диссертации представлено рассмотрение трех физических задач, представляющихся актуальными. Рассмотрено: 1) взаимодействие заряженных пылинок микронных размеров в плазме; 2) распространение волны размножения электронов фона в газе, находящемся в сильном электрическом поле; 3) экстракция ионов из плазмы при лазерном разделении изотопов методом селективной фотоионизации. Эти задачи в настоящее время представляются актуальными в связи с интенсивно проводимыми экспериментальными исследованиями.
1. Рассмотрение плазмы, в которой существенную роль играют заряженные частицы микронных размеров (так называемой пылевой плазмы) представляет интерес как фундаментального, так и прикладного характера (см. литературу в [1.1,1.2]). Особый интерес связан с наблюдением в пылевой плазме коллективных эффектов, обусловленных ее неидеальностью [1.3-1.6]. При этом ключевым вопросом является исследование механизма взаимодействия пылинок с учетом поляризации их зарядовых оболочек.
Согласно целому ряду экспериментов (см., например, [1.3-1.6]) пылинки микронных размеров в термоэмиссионной плазме, плазме газового разряда и ядерно-возбуждаемой плазме могут образовывать пространственные

Ослабление сил притяжения с ростом 8 имеет простое объяснение. Как следует из приведенных выше расчетов для 8=0, силы притяжения возникают за счет того, что электроны скапливаются вблизи оси х между центрами пылинок и обеспечивают притяжение к центру дебаевской молекулы. Это притяжение превышает силу отталкивания зарядов пылинок, экранированную внутренними слоями электронных оболочек дебаевских атомов. При 1 - 8 « 1 эффект экранировки заряда пылинки внутренними слоями электронных оболочек остается прежним. Однако притяжение к центру молекулы существенно ослабевает из-за того, что в этой области концентрируются не только электроны, но и положительные заряды, отталкивающие пылинки.
В случае малых значений заряда плазмы 8 « 1 глубина потенциальной ямы довольно велика, порядка нескольких температур. Однако следует помнить, что бинарное рассмотрение ограничено величиной порядка диаметра дебаевского атома 2а0.
Об аналитических подходах. Изложенный выше вывод об отсутствии притяжения при 1 - 8« 1 не согласуется с данными недавних приближенных аналитических рассмотрений [1.12,1.13] (см. рис. 1.11). Из результатов этих работ следует, что при 8 = 1 в области г > (31/2+1)/2ш = 1.93 при рассмотрении линеаризованного уравнения Пуассона-Больцмана имеет место притяжение пылинок.