Фізичні властивості щільної низькотемпературної неоднорідної плазми - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наукРобота виконана в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка Офіційні опоненти доктор фіз.-мат. наук, професор, академік НАН України Корчевой Юрій Петрович Науково-технічний центр вугільних енерготехнологій НАН України та Мінпаливенерго директор доктор фіз.- мат. наук, професор Кириченко Георгій Сергійович НЦ "Інститут ядерних досліджень" НАН України завідувач відділу фізики плазми доктор фіз.- мат. наук, професор Мальнєв Вадим Миколайович Київський національний університет імені Тараса Шевченка професор кафедри квантової теорії поля Захист відбудеться "29" січня 2001 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.001.31 у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка (03022, м.Уперше класифікована роль випромінювання в плазмі з точки зору його впливу на рівноважні властивості плазми залежно від співвідношення таких параметрів: - у випадку, коли довжина вільного пробігу резонансних фотонів є порівнянною або перевищує характерний розмір плазми R (і R), то рівноважний стан можливий тільки при значних концентраціях електронів, коли частота термалізуючих зіткнювальних процесів достатня для подолання ефекту дезбудження частинок внаслідок виходу випромінювання з обєму; в протилежному випадку плазма різко нерівноважна, причому резонансний рівень є недозаселеним по відношенню до основного рівня при наявній кінетичній температурі плазмових частинок; Основним стабілізуючим фактором відносно підтримання рівноважного стану плазми, що розширюється, як і нерухомої однорідної плазми, є самопоглинання резонансного випромінювання плазмоутворюючих частинок; критерій настання рекомбінаційної нерівноважності такої плазми визначається швидкістю розширення плазми, коефіцієнтом рекомбінації заряджених частинок, концентрацією електронів і ступенем її іонізації. Для цього може використовуватися як весь арсенал розроблених методик оптичного і зондового дослідження плазми, включаючи безпосереднє визначення ступеня іонізації, кінетичної температури і концентрації заряджених частинок, заселеності нижніх і верхніх збуджених рівнів атомів і іонів, так і методи аналізу ролі тих або інших процесів перенесення в плазмі; при аналізі результатів досліджень рекомбінаційних процесів у щільній низькотемпературній плазмі, враховуючи що вони зводяться до формально двочастинкового механізму обємної рекомбінації при майже постійному коефіцієнті рекомбінації у випадку низьких температур плазми, а при високих температурах останньої - характерний час розпаду визначається характерним розміром плазми, температурою і потенціалом іонізації плазмоутворюючих частинок; Особлива увага приділена ролі пристінкових областей плазми, в яких, з одного боку, зосереджені градієнтні ефекти в плазмі, а з іншого, - вони, внаслідок істотної відмінності своїх властивостей від плазми в основному обємі, мають визначальний вплив на рівень енергетичних втрат.У дисертації наведене теоретичне узагальнення проблем визначення загальних властивостей щільної низькотемпературної плазми обмежених розмірів, зокрема особливостей відхилень від рівноважного стану, у взаємозвязку з її просторово-часовою неоднорідністю, розроблені методи діагностики і проведені комплексні дослідження властивостей щільної неоднорідної плазми в різноманітних аспектах її проявів на прикладі імпульсної плазми інертних газів, що розпадається і розширюється, і квазістаціонарних електричних дуг в парах металів, які вільно підтримуются в атмосфері. Показана обмеженість існуючих підходів до вивчення нерівноважних властивостей плазми, які ґрунтуються на розгляді кінетики процесів в ній, виходячи з передумови, що неоднорідність концентрації заряджених частинок є деяким зовнішнім параметром у відриві від інших факторів просторово-часової неоднорідності, таких як: перенесення випромінювання, теплопровідності, особливостей дифузійних процесів, впливу пристінкових ефектів, самопоглинання випромінювання, у тому числі в умовах градієнта тиску в плазмі. На його основі одержані: - метод подібності для поширення на плазму будь-яких інертних газів результатів детального розрахунку відхилень від ЛТР внаслідок виходу випромінювання з гелієвої плазми і критерії подібності, які дозволяють здійснювати високоточні вимірювання температури релаксуючої плазми інертних газів в умовах ЧЛТР за відносними інтенсивностями спектральних ліній послідовних кратностей іонізації; Показано, що розпад щільної гелієвої плазми, як і аргонової, формально підпорядковується механізму двохчастинковї рекомбінації заряджених частинок; визначено характерний час розпаду гелієвої плазми як наслідок неперервної зміни в процесі розпаду коефіцієнта рекомбінації згідно його температурної залежності в умовах значної абсолютної теплопровідності цієї плазми та теплових втрат на обмежуючу стінку.