Том 51, № 9 (2025)

Установка ГДЛ (газодинамическая ловушка) относится к классу открытых магнитных ловушек для удержания плазмы и является вариацией пробкотрона Будкера–Поста с расстоянием между пробками, превышающим характерную длину пробега ионов до рассеяния в конус потерь, а также с большим пробочным отношением. При таких условиях механизм удержания частиц плазмы аналогичен удержанию бесстолкновительного газа в сосуде с малым отверстием, а время удержания плазмы линейно зависит от его длины и пробочного отношения. Такие системы имеют перспективы для целого ряда приложений в области управляемого ядерного синтеза, ближайшим из которых является источник нейтронов синтеза ядер D-T, способный производить нейтронный поток с плотностью мощности в несколько мегаватт на квадратный метр, что требуется для проведения материаловедческих исследований, необходимых для конструирования первой стенки термоядерных реакторов будущего. Экспериментальная программа установки ГДЛ включает в себя изучение кинетических и магнитогидродинамических неустойчивостей плазмы, исследование поведения плещущихся ионов, дополнительные методы нагрева и поддержания материального баланса в ловушке, а также изучение энергетического баланса плазмы. В работе приведено детальное описание установки ГДЛ, ее диагностического комплекса и системы управления, актуальное на сегодняшний день.

Плазмохимический процесс, возникающий как следствие микроволнового разряда, инициируемого в смесях порошков металл-диэлектрик, был использован для получения люминесцентных материалов на основе Al₅O₆N, легированного ионами Ce³⁺. Самоподдерживающийся несамостоятельный разряд инициировался импульсами микроволнового излучения с частотой 75 ГГц, мощностью 400 кВт и длительностью 8 мс в смесях Al/γ-Al₂O₃/меламин, церий вводился как добавка CeO₂ и Ce(acac)₃·H₂O, а также путем предварительного легирования γ-Al₂O₃ ионами Ce³⁺. Определены кинетические параметры плазмохимического процесса, проведено микроскопическое и рентгенодифракционное исследование продуктов процесса, измерены их спектры импульсной катодолюминесценции. Показано, что скорость плазмохимического процесса и эффективность внедрения ионов Ce³⁺ в образующуюся фазу оксинитрида алюминия Al₅O₆N в значительной мере определяются тем, в какой форме церий присутствует в реакционной смеси.

Рассматривается возможность использования метода трассерной визуализации в качестве альтернативы существующим методам анализа динамики солнечной плазмы при корональном выбросе массы. С помощью компьютерной программы PIVLab был произведен всесторонний анализ динамики коронального выброса массы. Была получена линейная скорость коронального выброса массы, а также его скоростное поле. В ходе исследования была отмечена способность программы оценивать изменения корональной структуры, а также фиксировать процессы, приводящие к данным изменениям.

Методом Монте-Карло рассчитаны зависимости кинетических и транспортных коэффициентов электронов в аргоне в широком диапазоне значений приведенной напряженности поля E/N от 30 до 2000 Тд. Выполнено сравнение полученных результатов с имеющимися в литературе экспериментальными данными. Показано, что для аргона диффузионно-дрейфовое приближение для расчета пространственно-временной эволюции концентрации электронов становится неприменимым в полях больших ≈ 1000 Тд. Также проведено сравнение результатов численных расчетов транспорта электронов в аргоне в однородных и неоднородных электрических полях, выполненных методом Монте-Карло, с результатами расчетов по разработанной ранее многогрупповой модели.

Представлены экспериментальные исследования сквозной фазы лидерного искрового разряда в промежутке длиной 1.3 м. Разработана численная модель, описывающая динамику параметров стримерной зоны и динамику импульса тока лидерного канала во время сквозной фазы. Получены зависимости скорости лидера в сквозной фазе от величины приведенного электрического поля E/N в стримерной зоне. Эти зависимости сравниваются с данными измерений; показано, что скорость лидера V_L ∼ (E/N)^3/2. Получено согласие расчетных и измеренных временных профилей импульсов лидерного тока во время сквозной фазы. Показано, что основной причиной резкого увеличения тока на временах 1–2 мкс является рост приведенного электрического поля в стримерной зоне, связанный с уменьшением длины этой зоны в результате сближения лидерных головок. Рост поля приводит к увеличению скорости стримеров в стримерной зоне, увеличению лидерного тока и скорости лидеров.