Том 50, № 5 (2024)

Режим улучшенного удержания в токамаках (H-мода) характеризуется большими значениями градиента давления на периферии, что приводит к возникновению периферийных локализованных мод (ELM). Их изучением занимаются в том числе на сферическом токамаке Глобус-М2, где наблюдаются периферийные локализованные моды преимущественно в режимах с инжекцией быстрых нейтральных атомов. Одним из способов, позволяющих изучать ELM, является установленная на Глобус-М2 диагностика допплеровского обратного рассеяния (ДОР). Она позволяет оценивать амплитуду флуктуаций плотности плазмы и измерять радиальное электрическое поле Er. В данной работе исследуется влияние периферийных локализованных мод на Er на радиусах 0.4<ρ<1.1. Показано, что во время ELM электрическое поле увеличивается на всем интервале измерений. Это свидетельствует о распространении влияния периферийных мод и на внутренние области плазмы, что не согласуется с общими представлениями о периферийной локализации ELM, но подтверждено экспериментально не только на Глобус-М2. Кроме того, приведено сравнение результатов режима ELM c колебаниями предельного цикла (LCO) и показано, что во время LCO не наблюдается подобного эффекта.

Представлены отличительные особенности СВЧ-интерферометра токамака Т-15МД для измерения линейно интегрированной электронной плотности, а также система обработки и регистрации его сигналов. Проведен анализ фазовой стабильности сигналов СВЧ-интерферометра. Продемонстрированы результаты измерений СВЧ-интерферометром в первую экспериментальную кампанию токамака Т-15МД. Значения фазы восстанавливались как с применением аналогового фазометра, так и постобработкой оцифрованных сигналов СВЧ-интерферометра: сигнал промежуточной частоты и сигнал кварцевого осциллятора. Показано совпадение результатов при вычислении плотности плазмы этими двумя методами.

Рассматривается влияние пространственного распределения электрического потенциала на разделяющие свойства плазменного масс-сепаратора, работающего в конфигурации скрещенных радиального электрического и продольного магнитного полей. В рамках одночастичного приближения были получены аналитические выражения, связывающие распределение электрического потенциала и угловой масс-спектр. Описан математический алгоритм, при помощи которого можно восстановить распределение электрического потенциала по заданной форме масс-спектра. Показано, что локальная неоднородность формы электрического потенциала позволяет добиться осаждения массовых групп в диаметрально противоположных областях сепаратора. Приведены данные, подтверждающие возможность создания в эксперименте как положительной, так и отрицательной локальной неоднородности потенциала. Результаты работы могут быть использованы для повышения эффективности процесса плазменной масс-сепарации ионов различных элементов.

Рассмотрена задача усиления сигнала в плазменном СВЧ-усилителе в линейном приближении и с учетом нелинейных эффектов, приводящих к насыщению неустойчивости. Сопоставлены между собой решения точного дисперсионного уравнения и использующегося при расчете параметров плазменных СВЧ-усилителей приближенного дисперсионного уравнения. Показано, что в области высоких частот имеется существенное различие решений этих уравнений. Нелинейная динамика пучково-плазменной неустойчивости в плазменных СВЧ-усилителях описывается системой дифференциальных уравнений, которая получается методом медленно меняющихся амплитуд и при линеаризации дает приближенное дисперсионное уравнение. Предложен метод модификации параметров нелинейной системы дифференциальных уравнений для приведения ее в соответствие с точным дисперсионным уравнением и продемонстрированы результаты расчета.

Получена система уравнений, описывающая нелинейную трехмерную динамику магнитозвуковых волн. Исследованы плоские уединенные волны, распространяющиеся под малым углом к ведущему магнитному полю. Качественно исследованы треморные пространственно-локализованные волны.

С помощью численного решения уравнения Больцмана выполнен расчет скорости дрейфа электронов, коэффициентов их продольной и поперечной диффузии, а также коэффициентов ионизации и диссоциативного прилипания в слабоионизованной плазме смесей воздуха с парами воды в широком диапазоне приведенных электрических полей (1–650 Тд, 1 Тд = 10^-17 В см²) и мольных долей паров воды (0–1). Проведено сравнение результатов расчета с новыми экспериментальными данными и получено хорошее согласие между ними. Показано, что для всех коэффициентов и средней энергии электронов их зависимость от состава газа меняется с ростом электрического поля. При малых приведенных полях увеличение содержания молекул воды Н₂О в смесях приводит к уменьшению коэффициентов переноса и средней энергии электронов, в то время как при больших полях наблюдается обратная тенденция. Показано, что для скорости дрейфа и коэффициента прилипания электронов существуют электрические поля, при которых значения этих коэффициентов в газовых смесях могут быть больше коэффициентов в сухом воздухе или в парах воды. Дано качественное объяснение полученным зависимостям электронных коэффициентов от электрического поля и содержания Н₂О в смеси.

Предложен способ активации воды плазмой безэлектродного факельного разряда в СВЧ электромагнитном поле в аргоне в среде водяного пара при атмосферном давлении для получения в дистиллированной воде чистого раствора пероксида водорода Н₂О₂ без примесей. Показано, что основным механизмом образования радикалов атомарного водорода H^• и гидроксила НО^• при распаде воды является фотолиз под воздействием эксимерного вакуумного ультрафиолетового излучения аргоновой плазмы факела. Дополнительным источником радикалов в жидкой воде могут быть гидратированные электроны при соприкосновении плазменного факела с поверхностью воды. Плазменные технологии сегодня широко используются для получения активированной воды с содержанием перекиси водорода, для решения задач экологии, повышения урожайности в сельском хозяйстве и для применения в медицине.