ЭЛЕКТРОДИНАМИКА СВЧ ВОЛН В НЕРЕГУЛЯРНОМ КОАКСИАЛЬНОМ ВОЛНОВОДЕ ЧАСТИЧНО ЗАПОЛНЕННОМ ПЛАЗМОЙ.
Ю.А. Лебедев, А.В. Татаринов
Институт Нефтехимического Синтеза им. А.В. Топчиева, РАН, Москва, Россия,e-mail: [email protected]
В работе представлено численное моделирование электродинамики СВЧ волн, распространяющихся в нерегулярной коаксиальной системе с плазмой в виде шара, горящего на торце центрального электрода. Для этого решались нестационарные уравнения Максвелла на двумерной сетке. Для выявления основных закономерностей перераспределения СВЧ энергии в такой системе исследовались различные профили плотности и размеры плазменного образования. Расчеты проводились для водорода в диапазоне давлений: 0.5 8 тор и плотностей: 0.2 100 n cr .
Возникновение шарообразной плазмы на торце центрального цилиндрического электрода наблюдалось в экспериментах. Были проведены исследования стационарного разряда в водороде, азоте и аргоне при давлениях 0.5 10 тор . Анализ пространственного распределения интенсивности излучения из плазмы показал, что области максимального поглощения СВЧ мощности расположены не только вблизи поверхности внутреннего электрода, но и на поверхности разряда.
Для получения пространственных распределений поглощенной мощности аналогичных экспериментальным, были проведены численные расчеты для шарообразной плазмы с различными значениями плотности и радиуса.
Для докритической плазмы любого размера СВЧ мощность поглощается вблизи торца центрального электрода. Область максимального поглощения имеет тороидальную форму, что наблюдается в экспериментах. Для закритической плазмы поглощенная СВЧ мощность локализуется как вблизи центрального электрода, так и в поверхностном слое плазмы.
Если плотность плазмы значительно превышает критическую, мощность в основном поглощается поверхностным слоем плазмы. Относительное распределение поглощенной мощности вдоль поверхности плазмы зависит от ее радиуса. При очень больших плотностях плазмы поглощающий слой становится тонким. Разряд отражает большую часть падающей мощности и ведет себя как металлическая сфера, помещенная на торец центрального электрода.
Удовлетворительное согласие с экспериментом может быть достигнуто только в случае, когда поверхностный слой плазмы закритический. Центральная область плазмы может быть как закритической, так и докритической. При этом пространственные распределения поглощенной мощности внутри плазмы отличаются незначительно.
Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (грант 02-02-16021).
Литература
Birdsall C.K. and Langdon A.B. Plasma physics via Computer Simulation (McGraw-Hill Book Company) 1985
Jackson J D, 2000 Classical Electrodynamics , 2 nd ed., Wiley, NY, 1975, 331
Joseph R M , Hagness S C, Taflove A Optics Letters 1991 16 1412
Бардош Л and Лебедев ЮА Физика Плазмы 1998 24 956
Бардош Л and Лебедев ЮА ЖТФ 1998 68 29
Лебедев ЮА, Мокеев МВ and Татаринов АВ Физика Плазмы 2000 26 293
Лебедев ЮА, Мокеев МВ ТВТ 2000 38 381
Лебедев Ю.А., Россия, Москва, Институт Нефтехимического Синтеза им. А.В. Топчиева, РАН, [email protected]
Татаринов А.В., Россия, Москва, Институт Нефтехимического Синтеза им. А.В. Топчиева, РАН, [email protected]
Физика
XXXV Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС
Организаторы: Научный совет РАН по физике плазмы, Научный совет РАН по комплексной проблеме “Физика низкотемпературной плазмы”, Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Институт теплофизики экстремальных состояний ОИВТ РАН, Научно-технологический центр “ПЛАЗМАИОФАН”, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Контактная информация: Емейл: [email protected], тел.: 499-1358031, 499-5038248
Эл. почта: NULL
Основная часть работы конференции предусматривает устные и стендовые доклады по следующим секциям:
- «Магнитное удержание высокотемпературной плазмы. Теория и эксперимент»,
- «Инерциальный термоядерный синтез»,
- «Физические процессы в низкотемпературной плазме»,
- «Физические основы плазменных и лучевых технологий».
На секцию «Магнитное удержание высокотемпературной плазмы. Теория и эксперимент» принимаются доклады, отражающие результаты экспериментальных и теоретических исследований по удержанию плазмы в магнитных ловушках различного типа, таких как токамак, стелларатор, различные типы пробкотронов, сферический токамак и др. На секции обсуждаются такие актуальные для данной области исследований вопросы, как повышение концентрации и температуры, а также времени удержания ионов и электронов в плазменном шнуре, использование различных способов дополнительного нагрева плазмы, взаимодействие плазмы со стенкой вакуумной камеры, процессы переноса, образование внешних и внутренних транспортных барьеров в плазме и др.
Тематика докладов на секции «Инерциальный термоядерный синтез» соответствует основным направлениям исследований в области ИТС, связанным с применением в качестве драйверов лазерных пучков, Z-пинчей и ускоренных пучков тяжелых ионов, а также родственным вопросам развития плазменных методов лазерного ускорения заряженных частиц.
Доклады секции «Физические процессы в низкотемпературной плазме» представляют исследования по следующим основным направлениям:
1) низкотемпературная плазма, стимулированная внешними воздействиями;
2) различные виды разрядов;
3) пылевая и комплексная плазма.
Кроме этого на секции рассматриваются доклады, связанные с технологическими применениями низкотемпературной плазмы.
В рамках секции «Физические основы плазменных и лучевых технологий» рассматриваются многочисленные предложения по технологическому использованию результатов исследований в области микроволновых разрядов. Спектр рассматриваемых вопросов весьма широк: нанесение пленок, изменение микроструктуры поверхностей очищение их с помощью поверхностных разрядов, очистка балластных и сточных вод, увеличение срока службы различных изделий и др. Кроме того рассматриваются технологические вопросы, связанные с воздействием на поверхности и объемные среды электронных пучков, что важно для улучшения эксплуатационных свойств различных деталей и создания новых материалов.
Секция «Проект ИТЭР. Шаг в энергетику будущего» на протяжении многих лет является неотъемлемой частью Международной конференции по физике плазмы и УТС, традиционно проходящей в подмосковном пансионате «Звенигородский» и посвящённой вопросам развития отрасли в России и за рубежом. 02 апреля, в первый день Конференции, представители Частного учреждения Госкорпорации «Росатом» «Проектный центр ИТЭР» (российского Агентства ИТЭР), научных центров и предприятий, вовлеченных в процесс совместной реализации проекта, презентовали устные и стендовые доклады о ходе выполнения российских обязательств по изготовлению и поставке соответствующих компонентов будущей установки, лежащих в сфере российской ответственности.
В работе секции приняли участие представители Проектного центра ИТЭР, НИЦ «Курчатовский институт», ГНЦ РФ ТРИНИТИ, АО «НИИЭФА им. Д.В. Ефремова», Лаборатории физики плазмы (Брюссель, Бельгия), ИЯФ СО РАН им. Г.И. Будкера, АО «НИКИЭТ им. Н.А. Доллежаля», ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, УТС-Центра и других организаций. Секция, посвященная прогрессу в совместной реализации проекта ИТЭР, как обычно, привлекла широкое внимание экспертного сообщества: представителей Российской академии наук, а также ведущих российских и зарубежных исследовательских центров.
Также в первый день Конференции состоялся круглый стол, на котором эксперты – Виктор Ильгисонис, Директор направления научно-технических исследований и разработок Госкорпорации «Росатом», Александр Иванов, заместитель директора ИЯФ СО РАН им. Г.И. Будкера, Джеф Онгена, руководитель Бельгийской ассоциации термоядерных исследований, Анатолий Красильников, директор Частного учреждения «ИТЭР-Центр», а также молодые сотрудники ИТЭР-Центра – ответили на вопросы журналистов, касающиеся прогресса в совместной реализации проекта ИТЭР, а также перспектив развития национальных термоядерных исследований.
«Очень правильно, что мы собрались сегодня здесь, потому что Звенигородская конференция – это традиционная и самая крупная конференция, которая проводится в нашей стране по проблемам управляемого термоядерного синтеза и физики плазмы. Очень приятно, что последние годы она проводится в международном формате. Эта конференция является своего рода срезом того, что мы имеем сегодня в области термоядерных исследований», – сказал в ходе круглого стола Виктор Ильгисонис.
Как заявил Анатолий Красильников, «что меня сегодня лично обрадовало, так это то, что конференция выполнила функцию форума для общения, здесь присутствуют все ключевые эксперты и специалисты в области термоядерных исследований. Это означает, что конференция свою функцию выполняет». Отвечая на вопрос журналистов о будущем термоядерных исследований, глава российского Агентства ИТЭР подчеркнул, что «уже сейчас мы должны думать над тем, чтобы параллельно с ИТЭР запускать в стране проекты по сооружению у нас установок, на основе которых будет развиваться внутренняя термоядерная программа».
