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: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 269 с. : ил.

Оглавление
Список используемых сокращений
Введение
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
§2. Установка 2МК
§3. Установка МК-200Ш
§4. Установка МК-гООСШР
§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-200ИО:
2.1. Измерение параметров потока в плазмопроводе
2.2. Измерение параметров потока в диагностической камере
§3. Кольцевой поток на установке МК-200СЦ8Р
§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 102 §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 III
Рисунки к Главе III
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
§2. Исследования параметров плазмы на установке МК-200иС:
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-200СиБР
3.4. Балансовые уравнения экранирующего слоя
§4. Баланс энергии на установке МК-20(ШС:
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-2001Ю
§6. Перенос энергии в плазме перед мишенью, облучаемой на установках 2МК-200 и МК-200иС:
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

а) доля энергии плазменною потока, достигающая поверхности, уменьшается при увеличении мощности потока; при наиболее мощном из используемых потоков она составляет в зависимости от материала мишени величину от 1/15 до 1/200;
б) основным механизмом экранирования поверхности является переизлучение в окружающее пространство поступающей с плазменным потоком энергии; переизлучение энергии происходит на ионах эродированного вещества мишени;
в) для мишеней с большим Z основным способом доставки энергии на поверхность облучаемой мишени является радиационный перенос;
г) относительный вклад ионного, электронного и лучистого переноса энергии в приповерхностном плазменном слое определяется расстоянием до поверхности мишени, атомным номером Z материала мишени и, в меньшей степени, плотностью мощности налетающего потока плазмы; прослеживается тенденция увеличения роли электронной теплопроводности и, затем, лучистого теплопереноса по мере приближения к поверхности;
III. Результаты исследования экранирующего эффекта в случае воздействия мягкого рентгеновского излучения интенсивностью до W = 6МВт/см2, длительностью 20 н- 25 мкс, со спектром, лежащим в диапазоне 30 < А < 300 А, на графитовую мишень, демонстрирующие, что:
а) до поверхности мишени доходит не более 1/5 от падающей энергии;
б) скорость эрозии поверхности мишени прямо пропорциональна мощности излучения W при W = 1 т 6 МВт/см2 ;
в) плазма экранирующего слоя имеет температуру 2 ч- 5 эВ ;
г) радиационные потери из экранирующего слоя играют доминирующую роль в энергетическом балансе взаимодействия.