Том 49, № 8 (2023)

Представлена эволюция флуктуирующих сигналов электростатических и магнитных зондов и рефлектометрии на стеллараторе Л-2М. Установка Л-2М представляет собой квазистационарную тороидальную магнитную ловушку, в которой плазма создается и нагревается с помощью мощного импульсного СВЧ-излучения. Анализировались импульсы с переходами к режимам улучшенного удержания, сопровождающиеся увеличением энергии, ростом плотности плазмы и перестройкой периферийного электрического поля. Спектральный анализ сигналов проводится с использованием Фурье-анализа и различных вейвлетов. Рассмотрено возможное влияние магнитогидродинамических и кинетических неустойчивостей на развитие переходных процессов.

Исследованы последствия эффекта локализации ионных бернштейновских (ИБ) волн, которые возбуждаются при вторичных распадах, сопровождающих низкопороговую параметрическую распадную неустойчивость необыкновенной волны накачки, приводящую к генерации необыкновенной волны и локализованной в плазме верхнегибридной (ВГ) волны. Показано, что обнаруженный эффект приводит к уменьшению как уровня насыщения первичной неустойчивости, так и уровня аномального поглощения волны накачки в экспериментах по электронному циклотронному нагреву плазмы на второй гармонике резонанса.

Дана подробная интерпретация эффекта аномального излучения, впервые наблюдавшегося в широком диапазоне плотностей плазмы в экспериментах по электронному циклотронному нагреву необыкновенной волной на второй гармонике резонанса в токамаке TEXTOR.

Исследован процесс захвата электронов в режим синхронного гиромагнитного авторезонанса в комбинированной магнитной ловушке пробочного типа с ВЧ-полем в цилиндрическом резонаторе. При учете членов первого порядка малости по амплитуде ВЧ-поля получены усредненные уравнения движения электронов в такой ловушке. Для изменения магнитного поля со временем по линейному закону в слаборелятивистском приближении выведено уравнение для резонансной фазы, имеющее вид уравнения нелинейного осциллятора с постоянной силой. На основе анализа его решений получен общий критерий захвата электронов в режим гиромагнитного авторезонанса. С помощью метода Боголюбова исследовано изменение энергии частиц при учете зависимости параметров комбинированной ловушки от времени. Показано, что при авторезонансе изменение энергии электрона со временем происходит синхронно с изменением магнитного поля.

Исследована структура поддерживаемого стоячей поверхностной волной (ПЭВ) СВЧ-разряда низкого давления в кварцевой трубке, заполненной аргоном. Для формирования стоячей волны использовалась система из двух плоских металлических зеркал, образующих открытый резонатор ПЭВ. Исследованы профиль плотности плазмы и структура электрического поля ПЭВ в диапазоне давлений от 0.25 до 10 Торр. Возбуждение стоячей волны позволило независимо исследовать продольную E_z и поперечную E_r компоненты вектора напряженности электрического поля ПЭВ. Экспериментально подтверждено, что фазы колебаний компонент поля стоячей ПЭВ сдвинуты на π. Возбуждение стоячей волны на плазменном столбе приводит к формированию локальных минимумов и максимумов плотности плазмы, период которых равен половине длины поверхностной волны. При этом пространственный период модуляции плотности близок к распределению E_z компоненты стоячей поверхностной волны. Установлено, что время формирования модулированной структуры плотности плазмы близко к характерному времени диффузии, а степень модуляции растет с ростом давления. Экспериментально продемонстрирована возможность создания плазменного столба с модуляцией плотности плазмы n_emax/n_emin ≈ 5 и длиной около 10 длин волн.

Впервые изучено поведение линии единичного фактора сжимаемости в области низкотемпературной плотной плазмы металлов. Ее форма является универсальной на плоскости плотность–температура для многих однокомпонентных газов и жидкостей при низких температурах, а также для жидких металлов. С помощью вириальных разложений и расчетов в рамках химической модели показано, что это подобие нарушается при переходе в область низкотемпературной плазмы металлов. Тем не менее, в этой области при сравнительно низких плотностях для этой линии возможно более слабое подобие, выражаемое степенным законом.

Приводятся результаты численного моделирования динамики высокоскоростных алюминиевых плазменных струй при множественной инжекции в ионосфере Земли. Рассмотрены сценарии одиночной инжекции, встречной инжекции и слияния плазменных струй при заданном угле схождения. Определены газодинамические параметры плазменных образований и их оптические характеристики.

Приведен краткий обзор исследований по пылевой плазме в Солнечной системе. Особое внимание уделяется теоретическим исследованиям, касающимся безатмосферных тел Солнечной системы, проводимым в Институте космических исследований РАН.

В рамках одномерной мерной модели методом Монте-Карло рассчитаны функция распределения электронов по энергии (ФРЭЭ) и пространственный профиль концентрации электронов в промежутке катод–анод в разряде в гелии. Численные исследования выполнены для известных из литературы экспериментальных условий в разряде с полым катодом: расстояние катод–анод 3 см, давление гелия 0.75 Торр, напряженность электрического поля в разрядном промежутке 1.3 В/см. Расчеты выполнены как без учета, так и с учетом анодного падения потенциала и эффекта отражения электронов от анода. Исследована также зависимость вида ФРЭЭ от используемого в расчетах энергетического спектра источника электронов. Во всех вариантах расчетов сохраняется основная особенность ФРЭЭ – значительное обеднение низкоэнергетичной части функции распределения, обусловленное эффектом поглощения электронов анодом. Рассчитанные ФРЭЭ и пространственный профиль концентрации электронов сравниваются с имеющимися экспериментальными данными.