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
119 KB...
11 06 2026 8:22:22
Статья в формате PDF
93 KB...
09 06 2026 8:39:32
Статья в формате PDF
112 KB...
08 06 2026 10:56:15
Статья в формате PDF
103 KB...
07 06 2026 19:11:44
Статья в формате PDF
120 KB...
06 06 2026 19:33:34
Статья в формате PDF
292 KB...
05 06 2026 9:31:24
Сравнительным исследованием костного мозга больных, перенесших
острую и хроническую кровопотери, установлено, что после острой кровопотери общее количество миелокариоцитов, количества эритрокариоцитов и гранулоцитов были существенно меньше аналогичных показателей морфологического состава костного мозга после хронической кровопотери. Уменьшение содержания гранулоцитарных миелокариоцитов после острой кровопотери было обусловлено резким снижением количества их созревающих форм, чего не наблюдалось после хронической кровопотери. При этом содержание в костном мозге зрелых форм гранулоцитов было одинаковым после обоих видов кровопотери. Уменьшение содержания в костном мозге после острой кровопотери созревающих форм гранулоцитов сопровождалось значительным уменьшением индекса созревания нейтрофилов, что свидетельствует об ускорении их созревания и выброса в кровеносное русло. Для хронической кровопотери была хаpaктерна эритроидная гиперплазия костного мозга.
...
04 06 2026 4:46:31
Статья в формате PDF
132 KB...
02 06 2026 2:15:14
Статья в формате PDF
114 KB...
01 06 2026 21:33:18
Статья в формате PDF
308 KB...
31 05 2026 22:36:46
Статья в формате PDF
94 KB...
30 05 2026 6:26:44
Статья в формате PDF
207 KB...
29 05 2026 7:32:52
Изучалось влияние на синаптическую передачу ряда фармакологических препаратов (соланин, дециламин, декаметоний, морфолин, госсипол, пикриновая кислота), имеющих по своей химической структуре общие хаpaктерные функциональные группы, но относящиеся к различным классам соединений. Так как изучение механизма действия исследуемых веществ имеет большое значение для пpaктической медицины и для понимания происходящих процессов в периферической нервной системе, нами была предпринята попытка раскрыть хаpaктер их влияния на освобождение медиатора их нервных окончаний грудной мышцы m. Cutaneus pectoris травяной лягушки Rana temporaria.
...
28 05 2026 17:13:36
В работе рассматривается русский религиозный раскол, отраженный в творчестве Владимира Личутина, исследуются причины, истоки и последствия этой трагедии, разьявшей общество на две непримиримые стороны в XVII веке, который, по мнению автора, продолжается и поныне. Показано развитие национального самосознания нации, на которое влияют этнические приоритеты. Они обусловлены коллективной идентичностью на базе общности «крови и почвы», его едином историческом прошлом, территории, религиозными воззрениями этнос. Повествователь является посредником между изображенным и читателем, нередко выступая в роли свидетеля и истолкователя показанных лиц и событий.
Ключевые слова: раскол, православие, Никон, царь Алексей Михайлович, Беловодье
...
26 05 2026 5:39:20
Установлено, что переход междоузлий проростков гороха от интенсивного роста к замедлению и прекращению коррелирует с образованием и накоплением в них эндогенного пизамина, антивитамина пантотеновой кислоты, что приводит к количественному снижению ряда аминокислот и общего белка. Это может быть следствием переориентации метаболических процессов, вызывающих замедление и прекращение растяжения клеточных стенок междоузлий.
...
25 05 2026 9:18:21
Статья в формате PDF
121 KB...
24 05 2026 4:44:16
Статья в формате PDF
142 KB...
23 05 2026 4:39:41
Статья в формате PDF
133 KB...
22 05 2026 0:46:34
Статья в формате PDF
204 KB...
21 05 2026 20:36:39
Статья в формате PDF
138 KB...
19 05 2026 2:46:29
Статья в формате PDF
101 KB...
18 05 2026 20:33:32
В работе методом дискриминантного анализа исследована взаимосвязь между уровнем метаболизма коллагена и особенностями поведения крыс в тесте «Открытое поле». Обнаружено, что крысы с высокой активностью процессов катаболизма коллагена делают большее число уринаций при тестировании по сравнению с другими животными. В то же время особи с высоким уровнем анаболизма коллагена проявляют в «Открытом поле» повышенную горизонтальную двигательную активность. Учет этих хаpaктеристик поведения и массы тела крыс позволяет предсказывать особенности метаболизма коллагена у животных с точностью до 85%.
...
17 05 2026 19:31:34
Статья в формате PDF
123 KB...
15 05 2026 6:59:31
Статья в формате PDF
99 KB...
14 05 2026 11:40:47
Статья в формате PDF
119 KB...
13 05 2026 17:42:18
Статья в формате PDF
257 KB...
12 05 2026 3:17:10
Статья в формате PDF
94 KB...
11 05 2026 12:31:40
Статья в формате PDF
126 KB...
10 05 2026 13:55:56
Статья в формате PDF
251 KB...
09 05 2026 12:28:23
Статья в формате PDF
104 KB...
08 05 2026 9:18:44
Статья в формате PDF
104 KB...
07 05 2026 6:47:24
Статья в формате PDF
127 KB...
06 05 2026 19:28:44
Статья в формате PDF
254 KB...
05 05 2026 16:11:58
Статья в формате PDF
345 KB...
03 05 2026 22:40:17
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 ::
