Плазменные и энергетические потоки в быстрых самосжатых разрядах высокой мощности

• Автор: Недосеев, Сергей Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Троицк
• Количество страниц: 222 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ:
Введение
Глава 1 . Модельные физические исследования в обоснование и развитие концепции “Ангара”
Глава 2. Концентрация потоков электромагнитной энергии на
физические нагрузки
Глава 3. Исследование механизма генерации нейтронов в аксиально неоднородном дейтериевом г-пинче
Глава 4. Эффекты “холодного старта” при сжатии плазменных лайнеров
Глава 5. Влияние неустойчивостей на процессы энерго- и массопереноса в быстрых пинчах высокой мощности стр. 164.
Заключение
Благодарности

ВВЕДЕНИЕ
Получение и исследование предельных энергетических состояний вещества и генерация потоков энергии, необходимых для этого, были и всегда будут актуальной научно - технической задачей. Современной лабораторной энергетической базой таких исследований являются мощные импульсные лазеры и генераторы импульсов сверхвысокой электрической мощности.
Суммарная мощность наносекундного импульса излучения крупнейшего многомодульного лазера Nova (Ливермор, США), сфокусированная через отверстия в полость (хольраум) с объемом менее 1 см3, обеспечивает в ней квазиравновесное излучение с температурой ~ 250 эВ, что соответствует потоку излучения ~ 1015 Вт/см2. Начато сооружение еще более мощного импульсного лазера NIF, который должен иметь световой выход ~2 МДж. Крупнейший генератор электрических импульсов PBFA-Z ( далее “Z”, Сандия, США), выдавая в течение -100 не электрическую мощность -40 ТВт, возбуждает в физической нагрузке, быстром Z-пинче, ток -20 МА. Мощность импульса рентгеновского излучения из вольфрамовой плазмы пинча на этой установке достигает -280 ТВт при полном выходе излучения -2 МДж/импульс. Как видим, полученная энергия импульса мягкого рентгеновского излучения (правда, не сфокусированного) уже сейчас сравнивается с проектным значением энергии светового импульса лазерного комплекса NIF.
Предложены и находятся в различных стадиях разработки проекты импульсных генераторов сверхвысокой электрической мощности следующего поколения. В США это установка “Х-1” , в России - “Байкал” (ТРИНИТИ). Основное назначение этих супермашин, также как и лазера NIF, - инициирование термоядерного микровзрыва, энергию и продукты которого можно будет удержать в лабораторной реакторной камере. Другие важные цели - фундаментальные исследования экстремальных энергетических состояний вещества, физика излучающей плазмы многозарядных ионов, мощные рентгеновские лазеры, рентгеновская спектроскопия, специальные приложения.
Физико - техническая реализуемость этих проектов обоснована результатами выполнения многолетней программы исследований по

электрофизике сверхтераваттных мощностей и физике самосжатых разрядов - быстрых плазменных лайнеров и Z-пинчей- на уровне токов 5-20 МА при длительности их нарастания -100 не. Исследования в этом направлении ведутся в ряде лабораторий мира, в том числе, в Национальной лаборатории Сандия, США ( установки “Z”,”Saturn”), в Империал Колледже, Лондон, Англия (установка “MAGPIE”). В России соответствующие эксперименты проводятся в ТРИНИТИ (установка “Ангара-5-1”), в РНЦ Курчатовский Институт (установка “Стенд-300”), в Институте сильноточной электроники, Томск ( ГИТ- 4 и ГИТ-8).
Научный комплекс “Ангара-5-1” с момента его интеллектуального зарождения был и остается одной из ключевых составляющих этого сообщества. Электрофизические принципы, энергетика и конструкция установки “Ангара-5-1” были разработаны под научным руководством ИАЭ им. И.В.Курчатова (ныне РНЦ КИ). Создание установки и проведение на ней широкой программы научных исследований осуществлены в Филиале ИАЭ им. И.В.Курчатова (ныне ТРИНИТИ). Разработка и создание установки выполнены кооперацией предприятий страны, организуемой генеральным конструктором - НИИЭФА им. Д.В.Ефремова.
Содержание диссертации представляет собой совокупность результатов экспериментальных исследований, выполненных на установке “Ангара-5-1” и на других установках, и связанных единой физической целью - исследованием энергетических и плазменных потоков и нейтронного излучения в быстрых самосжатых разрядах высокой мощности. Характерные масштабы экспериментов: ток разряда до 5 МА, длительность разряда около 100 не, мощность до 5 ТВт. Необходимым условием осуществления этой цели является разработка и создание систем сбора сверхтераваттной электрической мощности от многомодульного импульсного генератора и ее концентрации на физическую нагузку, что составило существенную часть работы.
Прежде чем приступить к распределению содержания работы по главам, дадим общую логическую линию диссертации.
В 1970-ых годах появились мощные импульсные источники электрической энергии для генерации мегаамперных релятивистских

В заключение этого раздела отметим , что опыты продемонстрировали возможность применения этой методики для исследования динамических характеристик конструкционных материалов ИТР. Метод прост, позволяет осуществить частотный режим испытаний. При необходимости возможно проведение соответствующих испытаний и для образцов, подверженных предварительному нейтронному 'облучению с высоким флюенсом, вызывающим изменение механических свойств материала.