Плазмообразование на поверхности конденсированного вещества под действием мощного рентгеновского излучения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В ряде экспериментов поверхности конденсированного вещества, например, электроды электрофизических установок, подвергаются воздействию мощного импульсного рентгеновского излучения с плотностью потока энергии ~1 ТВт/см2. Источником этого излучения могут быть, например, Z-пинчи, образованные при токовом сжатии многопроволочных лайнеров. Под действием этого излучения на поверхности электродов могут идти процессы испарения и плазмообразования. В работе проведено теоретическое рассмотрение этих процессов. В случае когда толщина слоя плазмы мала по сравнению с характерными размерами электродов, плазмообразование можно описывать одномерными уравнениями магнитной гидродинамики с учетом переноса излучения. Одномерные расчеты, проведенные для условий экспериментов, проведенных на установке Ангара-5-1 (плотность потока энергии, приходящая от пинча, ~0.2 ТВт/см2, время действия излучения ~15 нс, материал электродов Fe), показали, что характерная температура плазмы составляет в этом случае ~40 эВ, плотность ~3 мг/см3, а ее скорость разлета ~60 км/с. Интересно, что магнитные поля в этих экспериментах, сами по себе небольшие (~0.8 МГс) и неспособные привести к плазмообразованию, своим давлением сдерживают разлет плазмы и влияют на ее характерные величины и скорость разлета. Полученная в расчете скорость оказалась несколько меньше измеренной экспериментально с помощью рентгеновского электронно-оптического преобразователя (~90 км/с), что, возможно, связано с неодномерным турбулентным разлетом плазмы или погрешностями эксперимента.

Об авторах

С. Ф. Гаранин

Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики

Автор, ответственный за переписку.
Email: SFGaranin@vniief.ru
Россия, Саров, Нижегородская обл.

Е. М. Кравец

Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики

Email: EMKravets@vniief.ru
Россия, Саров, Нижегородская обл.

Г. Г. Иванова

Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики

Email: SFGaranin@vniief.ru
Россия, Саров, Нижегородская обл.

Список литературы

  1. Айвазов И.К., Вихарев В.Д., Волков Г.С., Никандров Л.Б., Смирнов В.П., Царфин В.Я. // Физика плазмы. 1988. Т. 14. № 2. С. 197.
  2. Spielman R.B., Deeney C., Chandler G.A., Douglas M.R., Fehl D.L., Matzen M.K., McDaniel D.H., Nash T.J., Porter J.L., Sanford T.W.L., Seamen J.F., Stygar W.A., Struve K.W., Breeze S.P., McGurn J.S., Torres J.A., Zagar D.M., Gilliland T.L., Jobe D.O., McKenney J.L., Mock R.C., Vargas M., Wagoner T. // Phys. Plasmas. 1998. V. 5. № 5. P. 2105.
  3. Александров В.В., Браницкий А.В., Волков Г.С., Грабовский Е.В., Зурин М.В., Недосеев С.Л., Олейник Г.М., Самохин А.А., Сасоров П.В., Смирнов В.П., Федулов М.В., Фролов И.Н. // Физика плазмы. 2001. Т. 27. № 1. С. 99.
  4. Lebedev S.V., Beg F.N., Bland S.N., Chittenden J.P., Dangor A.E., Haines M.G., Kwek K.H., Pikuz S.A., Shelkovenko T.A. // Phys. Plasmas. 2001. V. 8. № 8. P. 3734.
  5. Alexandrov V.V., Frolov I.N., Fedulov M.V., Grabovsky E.V., Mitrofanov K.N., Nedoseev S.L., Oleinik G.M., Porofeev I.Yu., Samokhin A.A., Sasorov P.V., Smirnov V.P., Volkov G.S., Zurin M.V., Zukakishvili G.G. // IEEE Trans. on Plasma Sci. 2002. V. 30. № 2. P. 559.
  6. Cuneo M.E., Waisman E.M., Lebedev S.V., Chittenden J.P., Stygar W.A., Chandler G.A., Vesey R.A., Yu E.P., Nash T.J., Bliss D.E., Sarkisov G.S., Wagoner T.C., Bennett G.R., Sinars D.B., Porter J.L., Simpson W.W., Ruggles L.E., Wenger D.F., Garasi C.J., Oliver B.V., Aragon R.A., Fowler W.E., Hettrick M.C., Idzorek G.C., Johnson D., Keller K., Lazier S.E., McGurn J.S., Mehlhorn T.A., Moore T., Nielsen D.S., Pyle J., Speas S., Struve K.W., Torres J.A. // Phys. Rev. E. 2005. V. 71. № 4. P. 046406.
  7. Yu E.P., Oliver B.V., Sinars D.B., Mehlhorn T.A., Cuneo M.E., Sasorov P.V., Haines M.G., Lebedev S.V. // Phys. Plasmas. 2007. V. 14. № 2. P. 022705.
  8. Repin P.B., Rep’ev A.G., Orlov A.P., Repin B.G., Pokrovskiy V.S. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2018. V. 46. № 10. P. 3463.
  9. Завьялов Н.В., Гордеев В.С., Гришин А.В., Репин П.Б., Репьев А.Г., Орлов А.П., Репин Б.Г., Мозговой А.Л., Глушков С.Л., Пучагин С.Ю., Страбыкин К.В. Проблемы физики высоких плотностей энергии // Труды Международной конференции “XVIII Харитоновские тематические научные чтения”. Саров, 2016. РФЯЦ–ВНИИЭФ, 2017. С. 115.
  10. Garanin S.F., Ivanova G.G., Karmishin D.V., Sofronov V.N. // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 2005. V. 46. № 2. P. 153.
  11. Awe T.J., Bauer B.S., Fuelling S., Siemon R.E. // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. No. 3. P. 035001.
  12. Garanin S.F., Kuznetsov S.D., Atchison W.L., Reinovsky R.E., Awe T.J., Bauer B.S., Fuelling S., Lindemuth I.R., Siemon R.E. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2010. V. 38. № 8. P. 1815.
  13. Александров В.В., Грабовский Е.В., Лаухин Я.Н., Митрофанов К.Н., Олейник Г.М., Предкова Е.И., Решетняк О.Б., Ткаченко С.И. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. № 2. С. 121.
  14. Гаврилов Н.Ф., Иванова Г.Г., Селин В.И., Софронов В.Н. // ВАНТ. Сер.: Методики и программы. 1982. № 3(4). С. 11.
  15. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966.
  16. Bujko A.M., Garanin S.F., Demidov V.A., Kostjukov V.N., Kuzjaev A.I., Kulagin A.A., Mamyshev V.I., Mokhov V.N., Petrukhin A.A., Piskarev P.N., Protasov M.S., Chernyshev V.K., Shvetsov V.A., Yakubov V.B. // Megagauss Fields and Pulsed Power Systems / Ed. by V.M. Titov and G.A. Shvetsov. New York: Nova Science Publishers, 1990. P. 743.
  17. Гаранин С.Ф., Кравец Е.М. // ЖЭТФ. 2012. Т. 142. № 5. С. 1052.
  18. Гаранин С.Ф. Физические процессы в системах МАГО-MTF. Саров: РФЯЦ–ВНИИЭФ, 2012.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024