Формирование экранирующего слоя и процессы переноса энергии при взаимодействии интенсивных потоков высокотемпературной плазмы с твердотельными материалами

• Автор: Васенин, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 270 с. : ил.

Список используемых сокращений

В. 1. Объект исследования

В.2. Актуальность проблемы

В.З. Обзор работ по теме исследования

В.4. Цель исследования, направления и методы решения

В.5. Содержание работы

Глава I. Экспериментальные установки и методы диагностики

§ 1. Ускоритель МК-5 00 3

§2. Установка 2МК-200

§3. Установка МК-2001ТС

§4. Установка МК-200Си8Р

§5. Диагностические методы:
5.1. Контроль режимов работы ускорителя
5.2. Определение характеристик плазмы
5.3. Изучение воздействия плазмы на облучаемую мишень
Рисунки к Главе I
Глава II. Исследование свободных потоков водородной плазмы
§ 1. Кольцевой поток на установке 2МК
1.1 Определение геометрических и энергетических характеристик потока
1.2. Измерение плотности и температуры
§2. Осевой поток на установке МК-2001Ю:
2.1. Измерение параметров потока в плазмопроводе
2.2. Измерение параметров потока в диагностической камере
§3. Кольцевой поток на установке МК-200СИ8Р
§4. Вычисление плотности мощности потока на установках
2МК-200 и МК-200Ш
Выводы к Главе II
Рисунки к Главе II

Глава III. Исследование потока энергии, приходящего на поверхность облучаемой плазмой мишени
§1. Определение энергии, дошедшей до поверхности:
1.1. Измерение эрозии облучаемой поверхности
1.2. Анализ теплопередачи в конденсированной среде
§2. Измерение скорости эрозии в реальном масштабе времени
§3. Эффективность экранирования мишени приповерхностной плазмой
§4. Определение механизма переноса энергии на мишень
§5. Исследование излучения, проходящего сквозь прозрачную мишень:
5.1. Измерение интенсивности в различных спектральных диапазонах
5.2. Спектральный анализ излучения
Выводы к Главе 111
Рисунки к Главе 111
Глава IV. Свойства плазмы экранирующего слоя
§1. Исследования параметров плазмы на установке 2МК-200:
1.1. Динамика приповерхностного слоя
1.2. Электронная температура и плотность
1.3. Спектральные измерения
1.4. Радиационные потери 13
§2. Исследования параметров плазмы на установке МК-2001Ю:
2.1. Динамика приповерхностного слоя
2.2. Спектральные измерения
2.3. Электронная температура и плотность
2.4. Давление плазмы и параметр Р
2.5. Радиационные потери
§3. Баланс энергии на установке 2МК-200:
3.1. Роль радиационных потерь в балансе энергии
3.2. Влияние мишени на приходящую в экранирующий слой энергию
3.3. Дополнительные эксперименты на 2МК-200 и МК-200С118Р
3.4. Балансовые уравнения экранирующего слоя
§4. Баланс энергии на установке МК-200иС:
4.1. Удельные радиационные потери
4.2. Эффект самоэкранирования потока
4.3. Балансовые уравнения экранирующего слоя
§5. Сравнение радиационных потерь на установках 2МК-200 и МК-200ив
§6. Перенос энергии в плазме перед мишенью, облучаемой на установках 2МК-200 и МК-200Ш:
6.1. Перенос энергии в потоке при наличии мишени

6.2. Перенос энергии во внешних областях экранирующего слоя
6.3. Перенос энергии в приповерхностной зоне экранирующего слоя
Выводы к Главе IV
Рисунки к Главе IV
Глава V. Воздействие излучения экранирующего слоя на близлежащие материалы
§1. Расчёт и измерение потока энергии излучения на поверхность
боковой мишени
§2. Эрозия поверхности боковой мишени
§3. Излучение приповерхностной плазмы:
3.1. Исследования в мягком рентгеновском диапазоне
3.2. Исследования в видимом диапазоне
§4. Баланс энергии приповерхностной плазмы. Сравнение
эффекта экранирования от потока плазмы и от потока излучения
Выводы к Главе V
Рисунки к Главе V
Заключение
Литература

регистрируемых напрямую на фотоплёнку РФ-3 или Изопанхром-25 Л, были получены спектры с регулируемым временем экспозиции. Для этого перед пленкой устанавливался ЭОП с импульсным питанием. В ряде случаев для получения спектров с коротким временем экспозиции (100нс) дополнительно устанавливался ЭОП-усилитель.
Интерферометр Маха-Цендера использовался для хордовых измерений электронной концентрации. Осветителем служил рубиновый лазер (в режиме модулированной добротности или свободной генерации) или аргоновый лазер непрерывного действия. Измерения производились как в кадровом режиме регистрации интерферограмм, так и в режиме щелевой развёртки. Регистрация интерферограмм осуществлялась либо непосредственно фотоаппаратом, либо с использованием ВФУ. В кадровом режиме время экспозиции каждого кадра составляло Дг = 30 не для измерений на 2МК-200 и А/ = 500 не для последующих измерений на МК-200Ш и МК-200Си8Р. В режиме щелевой развёртки временное разрешение схемы было равно 100 не. Пространственное разрешение всех реализованных схем - около 1 мм. Однако при больших градиентах плотности, характерных для пристеночной плазмы, измерения в ряде случаев оказались невозможны из-за замытия интерференционных полос. При обработке всех полученных интерферограмм2 вычитался набег фаз, обусловленный налетающим плазменным потоком. Таким образом, представленные ниже графики плотности демонстрируют изменение плотности плазмы перед мишенью по сравнению со свободным потоком.
Динамика плазмы, излучающей в МР-диапазоне, изучалась с помощью рентгеновской 8-дырочной камеры-обскуры [90]. Регистрация обскурограмм производилась многокадровой МКП-камерой [90], изображённой на рис. 1.10. Приёмная поверхность пластинки была разбита на 8 секций, электрически изолированных друг от друга. Размер каждой секции - 7х(«15)лш2
2 Исключение составляет рис. 4.2.А при I = 6 мке, где для иллюстративных целей не вычтен набег фазы, обусловленный свободным потоком плазмы в каспе.