УДЕРЖАНИЕ ПЛАЗМЫ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ В ТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЛОЖЕНИЯХ
Удержание плазмы магнитным полем (МП) является ключевым вопросом проблемы управляемых термоядерных реакций, неистощимого источника энергии. Однако и в других технических приложениях (лазеры, источники света, плазменные источники для покрытия и обработки поверхностей) удержание и отрыв плазмы от стенок позволяет существенно повысить параметры плазмы и технические хаpaктеристики устройств. При этом отсутствие необходимости полной изоляции плазмы от стенок в этих приложениях и существенно более низкие параметры плазмы снимают проблему появления большей части плазменных неустойчивостей и снижают требования к параметрам удержания. Часто достаточно лишь достичь значительного уменьшения концентрации вблизи стенки. В настоящей работе рассматривается возможность удержания плазмы модулированным продольным МП при наличии осевого разрядного тока в плазме [1].
Пусть продольное МП модулировано отрезками прямых (рис.1). Разрядный электронный ток направлен вдоль оси Z с электронной скоростью Vz . Рассмотрим равновесие плазмы в поперечном направлении r , считая изменение радиуса плазмы малым на периоде модуляции. Для удержания плазмы в среднем за период модуляции должно выполнятся соотношение:
, (1)
где vφ - азимутальная холловская скорость электронов, уравнением для которой будет:
, (2)
где νe - частота электронных столкновений, - радиальная составляющая МП.
При постоянном Br уравнение (2) есть линейное уравнение для vφ и оно имеет решение:
(3)
Отсюда видно, что vφ пропорционально , тогда можно положить:
, (4)
где коэффициент А зависит от отношения и параметров модуляции МП. Решением уравнения (4), при слабом изменении температуры электронов, будет:
, (5)
где n0 - концентрация на оси.
Формула (5) даёт резкий спад концентрации по радиусу и, предполагая её значение на границе , можно определить необходимое для удержания значение АDВ2 :
. (6)
Рассмотрим конкретное значение коэффициента А.
При отсутствии столкновений, согласно (2), vφ определяется локальным значением магнитного поля (известная теорема Буша):
.
Тогда
и .
Согласно (6) будем иметь: ; .
Таким образом, необходимая скорость превышает тепловую скорость, что приводит к бунемановской неустойчивости и турбулентности плазмы. При этом скорость vj ограничивается тепловой и удержание плазмы не достигается. Отметим, что постоянная составляющая магнитного поля В0 не влияет на эффект удержания.
При большой частоте столкновений ; .
на участках нарастания и спада магнитного поля равен и противоположен по знаку, так что его среднее значение на периоде равно нулю и А → 0.
Однако, при L2 << L1 возможен вариант, когда ограничение vφ тепловой скоростью будет только на участке расширения L2 и тогда эффект сжатия на участке L1 будет превышать эффект расширения на участке L2 с суммарным сжимающим эффектом. Постоянная составляющая магнитного поля B0 в этом случае может увеличить этот эффект сжатия. Действительно:
;
. (7)
И условие vφ max < vT на первом участке равносильно условию:
4 r eл < r гр (8)
где vT тепловая скорость электронов; - ларморовский радиус электрона в постоянной составляющей магнитного поля.
Таким образом, для удержания плазмы необходимо выполнение условий:
L1 >> L2 ; ; а также выполнение условий (7) и (8).
Экспериментальные исследования сжатия канала продольного разряда проводились нами для двух случаев распределения напряжённости магнитного поля вдоль оси трубки - модулированного магнитного поля с постоянной составляющей (рис.1) и знакопеременного магнитного поля (рис.2). Требуемая конфигурация и величина магнитного поля достигалась при протекании импульсного тока в плоских электромагнитных катушках, составляющих магнитную систему. Для обеспечения большей протяжённости участка нарастания магнитного поля по сравнению с участком уменьшения использовались ферромагнитные диски. Разряд зажигался в стеклянной трубке с внутренним диаметром 12мм в аргоне при давлении 0,05 ÷ 0.2 Торр.
Рисунок 1. Распределение индукции магнитного поля, модулированного отрезками прямых, вдоль оси продольного разряда
Рисунок 2. Распределение знакопеременного магнитного поля вдоль оси продольного разряда
Ток разряда имел прямоугольную форму, а магнитное поле пpaктически постоянно во время горения разряда. Величина тока разряда варьировалась от 0,5А до 130А, а длительность импульсов от 0,2мс до 1мс. Максимальное значение индукции магнитного поля составляло 700Гс. Для регистрации эффекта сжатия канала разряда производилось фотографирование свечения канала разряда в промежутках меду катушками магнитной системы.
Полученные экспериментальные результаты можно свести к следующему:
- Особенно эффективно сжатие канала разряда в случае знакопеременного магнитного поля.
- Эффективность сжатия повышалась при уменьшении давления газа и с увеличением крутизны нарастания магнитного поля, которая определялась величиной тока в катушках и расстоянием между катушками.
- В плоскости прохождения Bz через нуль (реверс магнитного поля) наблюдалась яркая область свечения плазмы, достигающая стенок трубки. Воздействие плазмы в местах реверса магнитного поля на стенки усиливалось по направлению от катода к аноду.
- В режимах с эффективным сжатием в знакопеременном поле наблюдался существенный рост падения напряжения на разрядном канале, находящемся в магнитном поле.
- Сжатие канала разряда при тех же значениях тока в магнитных катушках проявлялось намного слабее в случае модулированного магнитного поля по сравнению с знакопеременным полем, однако, из-за локального выброса плазмы на стенку и наличия постоянной составляющей Bz , именно случай модулированного магнитного поля с постоянной составляющей представляется более перспективным.
Исследования, описанные в данной работе, были проведены в рамках проекта PZ-013-02, поддерживаемого совместно Американским фондом гражданских исследований и развития (АФГИР), Министерством образования РФ и правительством Республики Карелия.
Литература:
- Сысун В.И., Хромой Ю.Д., Яковлев Д.В. и др. Авторское свидетельство СССР, №280772, 01.03.88. Дополнительное авторское свидетельство №324404, 10.03.91.
Статья в формате PDF
105 KB...
21 07 2026 2:10:35
Статья в формате PDF
206 KB...
20 07 2026 23:54:11
Статья в формате PDF
107 KB...
19 07 2026 6:10:17
Статья в формате PDF
106 KB...
18 07 2026 14:30:32
В статье осуществлен краткий анализ основных философских подходов к феномену человеческой индивидуальности буддизмом, даосизмом, конфуцианством. Определены «пропорции» между лично-индивидуальным и социально-необходимым как составляющей проблемы человека. Также предложен авторский подход по коррекции распространенного мнения об отсутствии проблематики индивидуальности в рамках древневосточного социума.
...
17 07 2026 13:13:17
Статья в формате PDF
127 KB...
16 07 2026 18:43:15
Статья в формате PDF
117 KB...
15 07 2026 19:47:37
Статья в формате PDF
315 KB...
13 07 2026 18:28:35
Целью исследования явился анализ биоэлектрической активности сердца коренных и пришлых дeвyшек Горного Алтая алтайской и русской национальностей по данным электрокардиографии. Выявлено, что длительность интервала QT снижена во всех исследуемых группах, а интервала ТР и комплекса QRS превышает общепринятые значения. Снижение длительности всех интервалов происходит от алтаек к русским пришлым, что может свидетельствовать о более выраженной симпатикотонии среди последних. Расчетные величины показывают существенное несоответствие фактических значений должным, за исключением синусового ритма, который также снижается от алтаек к русским пришлым. Анализ амплитудно-частотных хаpaктеристик указывает на нарушения, связанные с процессами реполяризации, внутрижелудочковой и внутрипредсердной проводимости, а также гипертрофии этих отделов. О гипертрофии отделов сердца и нарушениях внутрижелудочковой проводимости в виде блокады ножек пучка Гиса свидетельствует также положение электрической оси сердца.
...
12 07 2026 10:45:39
Статья в формате PDF
314 KB...
11 07 2026 12:45:49
Естественное восстановление растительности на нарушенных землях Севера протекает с различной скоростью и зависит от литологического состава грунтов, рельефа, условий увлажнения, специфики нарушений и других факторов. Проведенные исследования, анализ и обобщение опыта восстановления нарушенных территорий Севера свидетельствует о значительной сложности и специфичности рекультивационных работ. К объектам Севера в большинстве случаев не применимы основные положения и приемы в области рекультивации земель, разработанные в целом для России. Разнообразие природных комплексов – от таёжных ландшафтов до лесотундры и арктической тундры, специфика нарушений, обусловленных геологоразведочными, изыскательскими, строительными и добычными работами обусловливает необходимость дифференцированного подхода к каждому объекту рекультивации при решении вопросов восстановления нарушенных земель.
...
10 07 2026 11:31:55
Статья в формате PDF
99 KB...
08 07 2026 5:54:26
Статья в формате PDF
261 KB...
07 07 2026 14:11:14
Статья в формате PDF
125 KB...
06 07 2026 23:13:45
Предлагается метод измерения температуры, с целью уменьшения погрешности измерений и увеличения точности бесконтактного измерения. Существенной особенностью предлагаемого метода является возможность использования двухступенчатого подхода с предварительной или дополнительной регистрацией состояния системы и теплового излучения для уточнения измерения температуры.
...
04 07 2026 0:40:57
Статья в формате PDF
103 KB...
03 07 2026 9:34:46
Статья в формате PDF
114 KB...
02 07 2026 15:50:37
Статья в формате PDF
123 KB...
01 07 2026 14:50:59
Статья в формате PDF
121 KB...
30 06 2026 15:29:51
Статья в формате PDF
249 KB...
29 06 2026 21:45:59
Статья в формате PDF
139 KB...
28 06 2026 23:19:53
Статья в формате PDF
104 KB...
27 06 2026 1:37:19
Статья в формате PDF
141 KB...
26 06 2026 16:26:26
Статья в формате PDF
107 KB...
25 06 2026 8:13:38
Статья в формате PDF
125 KB...
23 06 2026 6:47:30
Статья в формате PDF
121 KB...
22 06 2026 18:27:52
Статья в формате PDF
147 KB...
21 06 2026 7:20:11
Статья в формате PDF
111 KB...
20 06 2026 23:50:33
Статья в формате PDF
122 KB...
19 06 2026 8:35:18
Статья в формате PDF
241 KB...
18 06 2026 22:38:53
Статья в формате PDF
151 KB...
17 06 2026 18:53:30
Статья в формате PDF
226 KB...
16 06 2026 14:14:56
Статья в формате PDF
113 KB...
15 06 2026 15:48:39
Статья в формате PDF
217 KB...
14 06 2026 2:32:10
Статья в формате PDF
110 KB...
13 06 2026 21:54:31
В работе предпринята попытка изучить формирование симптомов профессионального выгорания у пpaктически здоровых, активно работающих в учреждениях здравоохранения Ростова и Ростовской области, медицинских сестер, которые обучаются в ГОУ СПО РО "Ростовский базовый медицинский колледж" на отделении "Сестринское дело (повышенный уровень образования)". Получены статистически достоверные показатели снижения профессионального выгорания обследованных, определена его основная симптоматика. Предложены меры по снижению стрессогенности профессиональной деятельности.
...
12 06 2026 19:30:39
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
