Экспериментальное исследование динамики плазменной оболочки в Z-пинчах

• Автор: Мокеев, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Иллюстрации
ЕЛАВА 1. г-ПИНЧ С ИМПУЛЬСНЫМ НАПУСКОМ ГАЗА И
ПЛАЗМЕННОЙ ОБОЛОЧКИ
1.1. Трехэлектродный разрядник под давлением
1.2. Конденсаторная батарея
1.3. Коллектор и газоразрядная камера
1.4. Электродинамический клапан
1.5. Инжектор
1.6. Выводы
Иллюстрации
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПЛАЗМЕННОЙ
ОБОЛОЧКИ В г-ПИНЧЕ С ИМПУЛЬСНЫМ НАПУСКОМ ГАЗА И ПЛАЗМЕННОЙ ОБОЛОЧКИ
2.1. Диагностические методы
2.1.1. Электротехнические измерения
2.1.2. Оптические измерения
2.1.3. Регистрация нейтронного излучения
2.1.4. Рентгеновские измерения
2.2. Динамика разряда
2.3. Численные расчеты
2.6. Выводы
Иллюстрации
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ТОКОВО-
ПЛАЗМЕННОЙ ОБОЛОЧКИ ПЛАЗМЕННОГО ФОКУСА

3.1. Конструкция электронно-оптического регистратора
3.2. Схема эксперимента
3.3. Динамика токово-плазменной оболочки
3.4. Выводы
Иллюстрации
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
ЭНЕРГОЕМКОСТЬЮ 1,2 МДЖ
4.1. Конденсаторная батарея
4.2. Генератор импульсов запуска
4.3. Разрядная камера и системы напуска
4.4. Выводы
Иллюстрации
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Повышенный интерес к исследованиям в области физики плотной высокотемпературной плазмы в значительной мере обусловлен перспективой осуществления управляемого термоядерного синтеза (УТС). Эта проблема привела к возникновению различных направлений исследований, отличающихся друг от друга методами нагрева и удержания плазмы. В настоящее время основное внимание уделяется термоядерным системам с магнитным удержанием плазмы (токамак, стелларатор), а также системам с инерционным удержанием, в которых для инициирования термоядерной реакции используются мощное лазерное излучение или электронные пучки.
Наряду с общепризнанными направлениями продолжают развиваться и альтернативные подходы, имеющие определенные преимущества. Одной из альтернативных систем являются различные установки типа г-пинч, в которых образуется плотная (Ие > 1019 см'3) высокотемпературная
(Т > 1 кэВ) плазма. Физика г-пинчей изучает один из самых фундаментальных объектов физики нестационарной плазмы. Наряду с термоядерной направленностью, г-птч рассматривается (и уже частично используется) в качестве перспективного мощного импульсного источника нейтронного, ультрафиолетового, мягкого и жесткого рентгеновского, а также инфракрасного, субмиллиметрового и сверхвысокочастотного излучений.
Термин «пинч-эффект» означает сжатие плазмы собственным магнитным полем протекающего через плазму тока большой величины. 2-пинч представляет собой электрический разряд в газе, который сжимается под давлением магнитного поля, создаваемого разрядным током. Явление самосжатия разряда в газе изучается давно, однако интенсивное исследование этого явления было связано с идеей создания управляемой термоядерной реакции.

пластины (и время открытого состояния клапана) определяется положением крышки корпуса клапана 6, которая служит отражателем. Время открытого состояния клапана определяется высотой подъема клапанной пластины.
Канал напуска газа 5, имеющий вид кольцевой щели шириной 1,2 мм, представляет собой зазор между корпусами катушки и клапана, переходящий в ряд отверстий в корпусе клапана (являющегося одновременно одним из электродов), через которые происходит напуск газа в межэлектродный промежуток. Большая поверхность щели напуска (~ 2 см2) позволяет получить крутой и короткий фронт давления газа на выходе из клапана.
Электромагнитная катушка 4 выполнена из 9 витков медной изолированной шины сечением 3x1 мм, залитой эпоксидной смолой в капролоновом корпусе 3. Выводы катушки через тиристор подключены к конденсатору емкостью 100 мкФ и заряжаемому до напряжения 1,5 н- 2,5 кВ.
Измерение полного количества вытекшего газа проводилось при помощи вакуумной установки, схема которой изображена на рис. 13. Вакуумная камера откачивается до предельного вакуума 3-Ю'3 Тор при помощи форвакуумного насоса 2НВР-5Д. Измерение вакуума осуществлялось вакуумметром ВИТ-3, который был подключен к термопарному манометру ПМТ-4. Для измерения давления в камере после напуска газа использовался механический вакуумметр (р ~ 0,07 атм). Полное количество вытекшего газа N-510 частиц.
Зависимость высоты подъема клапанной пластины от времени при атмосферном давлении и без напуска газа в подклапанный объем измерялась при помощи сверхскоростного фоторегистратора СФР-2М (рис. 14,г). Как видно из рисунка, время подъема клапанной пластины до отражения от крышки составляет ~ 65 мкс, а время открытого состояния ~ 180 мкс.
Для оптимизации параметров клапана применялось численное моделирование его работы. Движение тарелки клапана и вытекание газа из подклапанного объема можно описать следующими простейшими