Исследование взаимодействия токовой оболочки плазмофокусного разряда с конденсированными мишениями оптическими методами

• Автор: Огинов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.08, 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Обзор литературы.

РАЗДЕЛ 1. Экспериментальная установка и диагностические методики

1.1. Экспериментальная установка ПФ3

1.2. Выбор методов лазерной диагностики ПФ .

1.3. Лазерный диагностический комплекс.

1.3.1. Диагностический лазер.

1.3.2. Интерферометр МахаЦендера

1.3.3. Система синхронизации.

1.3.4. Система фильтрации зондирующего излучения.

1.3.5. Система регистрации изображений.
1.3.6. Юстировка лазерной диагностики
1.4. Обработка интерферограмм
1.5. Физические процессы в плазменном фокусе.
1.6. Модель ТПО в плазменном фокусе .
1.7. Оптические свойства плазмы
1.8. Оценка времен релаксационных процессов
РАЗДЕЛ 2. Исследование свойств плазмы и взаимодействия плазмы с нагрузками .
2.1. Параметры ТПО на установке ПФ3.
2.1.1. Теневая съемка эволюции ТПО.
2.1.2. Интерферометрия.
2.2. Эксперименты с лайнерными и пылевыми нагрузками на установке ПФ3
2.2.1. Схема эксперимента с лайнериыми и пылевыми нагрузками на
установке ПФ3.
2.2.2. Эксперименты с лайнерами.
2.2.3. Основные экспериментальные условия.
2.2.4. Характеристика дополнительных диагностических методик. .
2.2.5. Эксперимент с пылевой нагрузкой
2.2.6. Эксперимент с пите вой и проволочной нагрузкой.
2.2.7. Эксперимент с многопроволочной лайнерной нагрузкой
2.3. Результаты экспериментов с лайнерными и пылевыми нагрузками .
2.4. Оценка возможности испарения различных материалов под воздействием излучения сходящейся оболочки ПФ вблизи оси.
2.5. Обсуждение результатов .
Заключение.
Список используемой литературы


Исследовано взаимодействие плазмы ТПО с нитевыми мишенями и показано достижение высоких параметров плазмы материала мишени — зарегистрирован импульс нейтронов. В случае пылевых мишеней *— также показано эффективное взаимодействие излучения питтча с пылевыми частицами. Данные факты подтверждаются приведенными тепловыми расчетами с учетом линейчатого и сплошного спектра излучения токово-плазменной оболочки для разных газов и веществ мишени (па основе излучатсльпых характеристик плазменной оболочки, приведенных в |, |). Найден режим улучшенного сжатия в разряде на неоне в присутствии пылевой мишени на оси. Появление источников илазмообразования в приосевом объеме оказывает стабилизирующее влияние, обеспечивающее до-жатие пнпча и удержание минимального радиуса существенно большее время, чем в отсутствие мишени. Научная новизна работы обусловлена уникальными параметрами экспериментальной установки ПФ-3, оригинальностью разработанных диагностических методик и полученными с их помощью результатами. Впервые в мире получены данные о параметрах ТПО и ее структуре для ПФ-установки мегаджоульной энергетики с геометрией электродов Фплип-повского типа. Проведены эксперименты по сжатию различных типов мишеней с помощью сходящейся ТПО в сильпоизлучающих газах. Впервые количественно исследована динамика ТПО установки ПФ-3 по теневым снимкам и интерферограммам (Vrno ~ (0,8—1,3) • 7 см/с). Впервые на ПФ-3 получены распределения электронной плотности в широком диапазоне экспериментальных условий. Электронные плотности в оболочке достигают 3- см“3 в момент прихода переднего фронта ТПО на ось. Профиль электронной плотности имеет характерную двойную структуру. Показана связь формы импульса МРИ с особенностями распределения плотности движущейся ТПО. Впервые показана, возможность предварительного прогрева и испарения материала мишеней излучением сходящейся ТПО ПФ лазерными методами диагностики. Например, диаметр иити из (CD2)n-полиэтилена увеличивается в несколько раз до прихода токовой оболочки. В случае пылевой мишени показано улучшенное сжатие мишени плазменной оболочкой при разряде в неоне (длительность удержания в сжатом состоянии увеличивается с ~ 0 не до ~ 1 мкс). W ~ МВт/см2) и сильных электромагнитных наводок. Проведенные исследования по сжатию мишеней из полимерных нитей, металлических проволочек и пылевых мишеней показали возможность эффективного прогрева и сжатия мишеней в ПФ-разрядс. Получены режимы с улучшенным сжатием (по минимальному радиусу и времени жизни) для пылевой мишени. Результаты работы могут быть использованы для расчета и проектирования будущих установок на базе Г1Ф: генераторов мощного импульсного рентгеновского излучения, установок для сжатия мишеней гибридного типа (ПФ + быстрый Z-пинч). Степень обоснованности результатов и выводов диссертации основана на большой базе экспериментальных данных, полученных с помощью комплекса взаимодополняющих диагностических методик. Экспериментальные результаты в основном согласуются с теоретическими оценками и численными расчетами. Часть результатов демонстрирует ранее неисследованные аспекты ПФ разряда. Апробация работы. Основные результаты, изложенные в диссертации, представлялись на International Conference on Plasma Physics and Controlled Fusion (Alushta, Ukraine) в , , годах [, , ]; на Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС в - годах [, , , , , ]; на International Conference on Research and Applications of Plasmas (PLASMA-, Warsaw, Poland, ) [, ]; на th International Conference on High-Power Particle Beams (BEAMS-, Saint-Petersburg, ) []; на International Conference on Research and Applications of Plasmas (PLASMA-, Opole, Poland, ) []; на International Symposium on Plasma Physics and Technology (SPPT-, Prague, ) [, |; на th International Conference on High-Power Particle Beams (BEAMS-, Oxford, UK, ) []; на Первом и Втором всероссийских семинарах по Z-пинчам (- апреля г. РГЩ «Курчатовский институт»), а также на семинарах Нейтронно-физического отдела ФИАН. Материал, на основе которог о написана диссертация, опубликован в работах [, , , , , , , , И]. Личный вклад автора.