ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ РАСШИРЕНИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ ПЛАЗМЫ В СФЕРИЧЕСКИ-СИММЕТРИЧНОМ ВАКУУМНОМ ПРОМЕЖУТКЕ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты теоретического моделирования сферически симметричного разлета бесстолкновительной углеродной плазмы из компактного взрывоэмиссионного центра вакуумного разряда. Моделирование проведено на базе совместного решения кинетических уравнений Власова для электронов и ионов и уравнения Пуассона для электрического поля, записанных в сферической системе координат и усредненных по угловым переменным. Показано, что расчетные скорости расширения катодной плазмы в сферически симметричной геометрии заметно ниже, чем скорости расширения плазмы с теми же параметрами, получаемые при решении плоской задачи. Наблюдаемые скорости расширения плазмы катодного факела на уровне 3.5406 см/с могут быть объяснены в рамках бесстолкновительного механизма при выполнении критерия, накладываемого на соотношение эмиссионного тока к предельной току вакуумного промежутка.

Об авторах

А. О Коковин

Институт сильноточной электроники СО РАН

Email: jtm@narod.ru
Томск, Россия

В. Ю Кожевников

Институт сильноточной электроники СО РАН

Email: Vasily.Y.Kozhevnikov@ieee.org
Томск, Россия

А. В Козырев

Институт сильноточной электроники СО РАН

Томск, Россия

Н. С Семенюк

Институт сильноточной электроники СО РАН

Томск, Россия

Список литературы

  1. Месяц Г. А. Взрывная электронная эмиссия. М.: Физматлит, 2011. 280 с.
  2. Месяц Г. А. Импульсная энергетика и электроника. М.: Наука, 2004. 705 с.
  3. Herrmann A., Balden M., Laux M., Krieger K., Muller H. W., Pugno R., Rohde, V. Arcing in ASDEX Upgrade with a tungsten first wall. // Journal of Nuclear Materials. 2009. 390—391. P 747—750.
  4. Rudakov D. L., Chrobak C. P., Doerner R. P., Krasheninnikov S. I., Moyer R. A., Umstadter K. R., Wampler W. R., Wong C. P. C. Arcing and its role in PFC erosion and dust production in DIII-D. // Journal of Nuclear Materials. 2013. V 438. P 805-808.
  5. Pitts R. A., Bardin S., Bazylev B., van den Berg M. A., Bunting P., Carpentier-Chouchana S., Coenen J. W., Corre Y., Dejarnac R., Escourbiac F., Gaspar J., Gunn J. P., Hirai T., Hong S.-H., Horacek J., Iglesias D., Komm M., Krieger K., Lasnier C., . . . Watkins J. G. Physics conclusions in support of ITER W divertor monoblock shaping. // Nuclear Materials and Energy. 2017. V. 12. P. 60-74.
  6. Плютто А. А. Ускорение положительных ионов в расширяющейся плазме вакуумных искр. // ЖЭТФ. 1960. Т. 39. Вып. 6. С. 1589-1592.
  7. Короп Е. Д. , Плютто А. А. Ускорение ионов катодного материала при вакуумном пробое. // ЖТФ. 1970. Т. 40. Вып. 12. С. 2534-2537.
  8. Короп Е. Д., Плютто А. А. Влияние плазмы на эмиссию острийного катода. // ЖТФ. 1971. Т. 41. Вып. 5. С. 1055-1057.
  9. Юшков Г. Ю., Бугаев А. С., Кринберг И. А., Окс Е. М. О механизме ускорения ионов вплазме вакуумного дугового разряда. // ДАН. 2001. Т. 46. № 5. С. 41-43.
  10. Kozhevnikov V., Kozyrev A., Kokovin A., Semeniuk N. The Electrodynamic Mechanism of Collisionless Multicomponent Plasma Expansion in Vacuum Discharges: From Estimates to Kinetic Theory // Energies. 2021. V. 14. № 22. P. 7608.
  11. Кожевников В. Ю., Козырев А. В., Семенюк Н. С., Коковин А. О. Электродинамический механизм ускорения ионов в начальной стадии вакуумного пробоя // Изв. вузов. Физика. 2023. Т. 66. № 6. С. 83-91.
  12. Kozyrev A., Kozhevnikov V. Y., Semeniuk N. S., Kokovin A. O. Initial kinetics of electrons, ions and electric field in planar vacuum diode with plasma cathode. // Plasma Sci. Sources Technol. 2023. V. 32. № 10. P. 105010.
  13. Кожевников В. Ю., Козырев А. В., Игумнов В. С., Семенюк Н. С, Коковин А. О. Кинетическая теория расширения двухкомпонентной плазмы в плоском вакуумном диоде // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2023. № 6. C. 183-191.
  14. Козырев А.В., Кожевников В.Ю., Коковин А.О. Кинетическая теория расширения катодной плазмы в неоднородной геометрической конфигурации вакуумного диода // Изв. вузов. Физика. 2024. Т. 67. №5. С. 35-45.
  15. Anders A. Ion charge state distributions of vacuum arc plasmas: The origin of species // Physical Review E. 1997. V. 55. P. 969.
  16. Besse N., Sonnendrucker E. Semi-Lagrangian schemes for the Vlasov equation on an unstructured mesh of phase space // Journal of Computational Physics. 2003. V. 191. P. 341-376.
  17. Strang G. On the Construction and Comparison of Difference Schemes // SIAM J. Numer. Anal. 1968. V. 5. № 3. P. 506-517.
  18. Kozhevnikov V. Yu., Kozyrev A. V., Semeniuk N. S. Modeling of Space Charge Effects in Intense Electron Beams: Kinetic Equation Method vs PIC-method // IEEE Trans. Plasma Sci. 2017. V. 45. № 10. P. 2762-2766.
  19. Калиткин Н. Н., Альшин А. Б., Альшина Е.А., Рогов Б. В. Вычисления на квазиравномерных сетках. М.: Физматлит, 2005. 224 с.
  20. Баренгольц С.А., Месяц Г.А., Перельштейн Э.А. Феноменологическая модель неустойчивой стадии вакуумного искрового разряда // Журнал технической физики. 2009. Т. 79. № 10. С. 45-52.
  21. Torres-Cordoba R., Martinez-Garcia E. Analytical and exact solutions of the spherical and cylindrical diodes of Langmuir-Blodgett law // Phys. Plasmas. 2017. V. 24. P. 103113.
  22. Баженов Г.П., Месяц Г.А., Чесноков С.М. О замедлении скорости движения эмиссионной границы катодного факела в диоде, работающем в режиме взрывной эмиссии // Радиотехника и электроника. 1975. Т. 20. С. 2413.
  23. Шмелев Д.Л., Баренгольц С.А., Цвентух М. Численное моделирование разлета плазменного факела в искровой стадии вакуумной дуги // Изв. вузов. Физика. 2016. Т.59. № 9/3. С. 164-167.
  24. Аскарьян Г.А. Самоускорение ионизирующих частиц в электрическом поле поляризующей ионизационной петли // Письма в ЖЭТФ. 1965. Т.2. №4. С. 179.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024