Спектроскопія компресійних плазмових потоків та їх взаємодії з поверхнею в сильнострумових плазмодинамічних системах - Автореферат

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені В.Н. СПЕКТРОСКОПІЯ КОМПРЕСІЙНИХ ПЛАЗМОВИХ ПОТОКІВ ТА ЇХ ВЗАЄМОДІЇ З ПОВЕРХНЕЮ В СИЛЬНОСТРУМОВИХ ПЛАЗМОДИНАМІЧНИХ СИСТЕМАХРобота виконана в Інституті фізики плазми Національного наукового центру ”Харківський фізико-технічний інститут” НАН України. Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук ГАРКУША Ігор Євгенійович, Національний науковий центр “Харківський фізико-технічний інститут” НАН України, старший науковий співробітник, заступник директора Інституту фізики плазми. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор ГОНЧАРОВ Олексій Антонович, Інститут фізики НАН України, Київ, головний науковий співробітник; кандидат фізико-математичних наук, доцент, ВЕКЛИЧ Анатолій Миколайович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, старший науковий співробітник. Захист відбудеться "8" квітня 2011 р. о 15.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.12 Харківського національного університету імені В.Н.В теперішній час ведуться активні експерименти з вивчення процесів генерації та динаміки потужних плазмових потоків під час їх взаємодії з різними матеріалами, зокрема, з вуглецем та вольфрамом, які будуть контактувати з плазмою в диверторі майбутнього реактора-токамака ІТЕР. Параметри плазми КСПП Х-50 дозволяють проводити імітаційні дослідження з проблеми взаємодії плазма-поверхня. через складність процесів, що відбуваються під час взаємодії високоенергетичної щільної плазми з поверхнею, особливо актуальними стають дослідження приповерхневої плазми, динаміки домішок матеріалів дивертора та процесів передачі енергії плазми матеріалу. Поряд із термоядерним напрямком досліджень у галузі фізики плазми плазмові фокуси (ПФ) розглядаються як найперспективніші потужні джерела нейтронного, ультрафіолетового та рентгенівського випромінювання. Поведінка плазми в таких системах характеризується швидкою зміною її параметрів у часі та просторі, що обумовлює необхідність застосування сучасних методик діагностики з високою часовою та просторовою роздільною здатністю. дослідження динаміки плазмових потоків та процесів їх взаємодії з поверхнею потребують залучення значної кількості різних діагностик, таких як: магнітні та електричні зонди, калориметри та інші контактні діагностики. безсумнівна перевага серед них належить оптичній спектроскопії з декількох причин: 1. Дисертаційну роботу виконано відповідно до тематики досліджень, що проводились в Інституті фізики плазми Національного наукового центру ”Харківський фізико-технічний інститут” (ІФП ННЦ ХФТІ), в рамках виконання планових бюджетних науково-дослідних робіт: - «Програма проведення фундаментальних досліджень з атомної науки і техніки Національного наукового центру „Харківський фізико-технічний інститут” до 2005 р.», затверджена розпорядженням Кабінету Міністрів № 421-р від 13.09.2001, № державної реєстрації 080901UP0009 від 08.10.2001 (теми: «Дослідження потоків плазми в багатощілинній електромагнітній пастці «Юпітер-2М», взаємодія потужних потоків плазми з поверхнею матеріалів», «Модельні експерименти і розрахунки в обґрунтування розробки джерела термоядерних нейтронів, вибору матеріалів диверторних пластин термоядерного реактора, поліпшення властивостей конструкційних матеріалів»); № держреєстрації 080906UP0010 «Розробка джерел важких іонів, електронів і потоків плазми та їх застосування для нагріву і діагностики високотемпературної плазми, а також в плазмових технологіях» 2005-2010 р.Проведено аналіз сучасного стану щодо розвитку діагностичних методів плазми. У підрозділі 2.1 наведено опис мегаджоульного плазмового фокусу ПФ-1000 мейзеровського типу, який функціонує в Інституті фізики плазми та лазерного мікросинтезу (Варшава, Польща), і є найбільшим в світі за енерговмістом. Зокрема, надано короткий опис відомих методик визначення електронної густини плазми, таких як лінійне та квадратичне штарківське розширення спектральних ліній, та представлено залежності штарківської напівширини від електронної густини для спектральних ліній багатьох елементів (N, O, F, C, Cu, Al і т.д.). Третій розділ присвячено спектроскопічним дослідженням динаміки плазми в плазмовому фокусі ПФ-1000, вдосконаленню методів оптичної діагностики та розробці нових схем реєстрації випромінювання плазми. Завдяки визначенню електронної густини плазми по лінійному та квадратичному штарківському розширенню спектральних ліній дейтерію і домішкових елементів (C, Cu), встановлено декілька фаз, що характеризують динаміку взаємодії плазми ПФ з матеріалами (рис.2).У дисертаційній роботі наведено розвязання наукової задачі встановлення особливостей процесів формування та компресії плазми в різних плазмодинамічних системах, а також дослідження процесів їх взаємодії з матеріалами. Використання в комбінації декількох методик (квадратичний та лінійний Штарк-ефект, метод Інгліса-Телера та інтерферометрія) дозволило визначити електронну густину різних шарів плазмового фокусу, що відповідають ядру та периферійній зоні.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ