Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Том 51, № 6 (2025)
ТОКАМАКИ
ЗОНДОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ НАПУСКОМ РАБОЧЕГО ГАЗА ВО ФРОНТАЛЬНУЮ ОБЛАСТЬ НИЖНЕГИБРИДНОЙ АНТЕННЫ ТОКАМАКА ФТ-2
Аннотация
В результате экспериментов на токамаке ФТ-2 установлено, что дополнительный напуск рабочего газа в область, непосредственно примыкающую к излучающей антенне, приводит к подавлению параметрической неустойчивости, которая считается основным препятствием для эффективного проникновения нижнетибридной волны во внутренние области плазмы токамказ. С помощью зондовых измерений в приграничной области получены радиальные профили плотности и температуры электронов, а также их изменение в течение нижнетибридного импульса. Показано, что локальный напуск газа приводит к тороидальной неоднородности параметров приграничной плазмы. Путем прямых измерений обнаружен эффект "вытеснения" плазмы из фронтальной области излучающей антенны под действием пондеромоторной силы в поле нижектируемой волны. Влияние пондеромоторной силы на параметры приграничной плазмы и, как следствие, на эффективность связи антенна – плазма, следует принимать во внимание в больших установках при высоком уровне мощности.
Физика плазмы. 2025;51(6):581-590
581-590
НЕЛИНЕЙНАЯ ДИНАМИКА ЛИНЕЙНО НЕУСТОЙЧИВЫХ n = 0 ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ В ПЛАЗМЕ КЛАССИЧЕСКОГО ТОКАМАКА
Аннотация
Исследована нелинейная динамика осесимметричных радиально локализованных колебаний электрического потенциала в токамаке со стационарным тороидальным вращением плазмы. В линейном приближении эти колебания распадаются на две независимые ветви: геодезические акустические моды (ГАМ) и низкочастотные зональные течения (ЗТ). Устойчивость последних определяется спецификой равновесия плазмы, а частота/инкремент — скоростью стационарного вращения. Показано, что нелинейная динамика электрического потенциала и сцепленных с ним флуктуаций давления, плотности и скорости плазмы вдоль направления магнитного поля в рамках магнитогидродинамической модели обладает интегралами движения. Эволюция электрического потенциала и гидродинамических характеристик плазмы рассчитана для различных скоростей стационарного вращения плазмы и различных начальных возмущений электрического поля. Подробно исследован режим, начальная стадия которого соответствует линейно неустойчивому ЗТ. Показано, что на нелинейной стадии флуктуации потенциала выходят на ограниченные по амплитуде колебания как низкой частоты, так и ГАМ. Итоговая картина спектра колебаний демонстрирует расщепление частоты и перемежаемость ГАМ.
Физика плазмы. 2025;51(6):591-611
591-611
Распыление вольфрама альфа-частицами
Аннотация
Получены зависимости коэффициентов распыления вольфрама от энергии падающих альфа-частиц в диапазоне до энергий 10 МэВ. Предложена формула, описывающая поведение коэффициента распыления при энергиях свыше 100 кэВ. Результаты получены путем компьютерного моделирования с использованием многопараметрических потенциалов. Для термоядерных альфа-частиц с энергией 3.5 МэВ получена зависимость коэффициента распыления от угла падения пучка на мишень.
Физика плазмы. 2025;51(6):612-615
612-615
ПУЧКИ В ПЛАЗМЕ
Вращение объемных потенциальных волн в цилиндрическом волноводе с частично-неоднородным плазменным заполнением
Аннотация
Теоретически исследовано распространение в столбе ограниченной магнитоактивной плазмы объемных потенциальных волн, образованных суперпозицией винтовых гармоник с равными по величине, но противоположными по знаку азимутальными волновыми числами. Для гауссова профиля распределения концентрации плазмы по радиусу рассчитан спектр таких волн. Показано, что учет радиальной неоднородности плазмы, граница которой отделена от металлического волновода вакуумным зазором, приводит при определенном значении частоты к изменению направления вращения структуры потенциала объемной волны перпендикулярно оси волновода.
Физика плазмы. 2025;51(6):616-623
616-623
ДИНАМИКА ПЛАЗМЫ
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗЛЕТА ПЛАЗМЕННОЙ СТРУИ В ЛАБОРАТОРНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Аннотация
Приводятся результаты численного моделирования разлета плазменной струи в разреженную среду в модели двухтемпературной газовой динамики с отрывом температур электронов и ионов. Проведено сравнение результатов, полученных с помощью двух независимых численных методик, с данными лабораторного эксперимента по инжекции струи в вакуумную камеру. Показано, что температура ионов и электронов в основной массе струи находится в равновесии. Приведены оценки сценария инжекции с учетом деформации сопла генератора.
Физика плазмы. 2025;51(6):624-634
624-634
ПЛАЗМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Подавление самовозбуждения в плазменном СВЧ-усилителе с коаксиальной геометрией с помощью протяженного СВЧ-поглотителя
Аннотация
Рассмотрена задача усиления излучения в плазменном СВЧ-усилителе с коаксиальной геометрией при наличии поглотителя. Роль поглотителя состоит в подавлении паразитной обратной связи, которая может приводить к самовозбуждению системы, при этом наличие поглотителя приводит к модификации её электродинамических свойств. Вычислены пространственные инкременты пучково-плазменной неустойчивости и определены области параметров, когда самовозбуждение усилителя не происходит. Оценено влияние поглотителя на эффективность преобразования кинетической энергии электронов в энергию СВЧ-колебаний.
Физика плазмы. 2025;51(6):635-642
635-642
КОСМИЧЕСКАЯ ПЛАЗМА
Экспериментальное моделирование особенностей распространения аврорального километрового радиоизлучения в неоднородной магнитоактивной плазме
Аннотация
Проведено лабораторное моделирование распространения высокочастотных волн в однородной и неоднородной плазме на частотах вблизи электронного циклотронного резонанса. В эксперименте электронная циклотронная частота была больше плазменной, но меньше частоты излучения, что соответствовало условиям распространения в магнитосфере Земли аврорального километрового радиоизлучения, регистрируемого высокоорбитальными спутниками на большом расстоянии от области генерации. Исследуются особенности каналирования собственных волн магнитоактивной плазмы в искусственном магнитоориентированном дакте плотности с пониженной концентрацией. Экспериментальные результаты показывают, что плазменные неоднородности с поперечными размерами меньше длины волны в вакууме являются эффективными каналами переноса быстрых волн вдоль магнитного поля.
Физика плазмы. 2025;51(6):643-651
643-651
ПЫЛЕВАЯ ПЛАЗМА
Пылевая плазма в окрестностях активного астероида
Аннотация
Рассмотрены плазменно-пылевые процессы в окрестностях активного астероида. На основе физико-математической модели для самосогласованного описания концентраций фотоэлектронов и пылевых частиц над поверхностью освещенной части активного астероида определены функции распределения фотоэлектронов, а также высотные зависимости зарядов, размеров и концентраций пылевых частиц. Показано, что важным фактором, оказывающим влияние на процесс формирования плазменно-пылевой системы в окрестностях активного астероида, являются процессы, связанные с газовым потоком от участков поверхности астероида, содержащих воду. Наличие газовых потоков делает невозможной левитацию мелких частиц. Они уносятся газовым потоком от поверхности астероида. В свою очередь, оказывается возможным трактовать достаточно крупные пылевые частицы как левитирующие над поверхностью астероида.
Физика плазмы. 2025;51(6):652-658
652-658
Параметры пылевой плазмы в магнитосфере Сатурна
Аннотация
Рассмотрены параметры пылевой плазмы магнитосферы Сатурна на различных расстояниях от планеты. Особое внимание уделено параметрам в окрестностях спутника Энцелада. Рассмотрен вопрос влияния фотоэффекта, вызванного взаимодействием пылевой компоненты плазмы магнитосферы Сатурна с солнечным излучением, на её параметры. Показано, что благодаря фотоэффекту, несмотря на значительное удаление от Солнца, возможны ситуации, когда пылевые частицы могут приобретать положительный заряд. Определены условия, при которых пылевые частицы могут иметь положительный заряд. Предложен качественный метод определения ситуаций, когда пылевые частицы имеют положительный, а когда отрицательный заряды.
Физика плазмы. 2025;51(6):659-666
659-666
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЛАЗМА
Энергетические характеристики самостоятельного субнаносекундного разряда в водороде
Аннотация
В широком диапазоне давлений (10–60 атм) исследованы энергетические характеристики (потери коммутируемой энергии в разряднике, которые идут на световое излучение, ионизацию, возбуждение и нагрев рабочего газа при развитии плазменных процессов; а также мгновенной выделяемой мощности, служащей источником энергии для указанных выше процессов) двухэлектродных водородных разрядников субнаносекундного диапазона. Исследовано влияние убегающих электронов на энергетические характеристики водородных разрядников. Предложена модификация метода рефлектометрии для измерения импульсных напряжений при исследовании субнаносекундных самостоятельных разрядов в газе, состоящая в замене меняющегося во времени на стадии коммутации сопротивления плазмы разрядного газового промежутка постоянным резистором на тех участках осциллограммы напряжения, где характерное время ионизации более чем на порядок превышает длительность импульса напряжения, прикладываемого к промежутку. Полученные таким образом осциллограммы напряжения и тока позволили рассчитать динамику мощности и полную энергию, введённую в газоразрядную плазму.
Физика плазмы. 2025;51(6):667-678
667-678