Дисертацію присвячено дослідженню ефективності управління іонними пучками різних елементів великого початкового діаметру низької і середньої енергій за допомогою сильнострумової плазмової лінзи та впливу на якість фокусування пучка притаманних даній лінзі аберацій. Виявлено від яких параметрів та як залежить фокусуюча дія такої лінзи. Визначено залежність статичних характеристик лінзи від конфігурації силових ліній магнітного поля, розподілу зовнішнього потенціалу у електродах та їх кількості й сили струму пучка, що фокусується. Розглянуто можливість використання сферичної аберації для управління профілем густини струму пучка на мішені в заданому перерізі вісі Z. Запропоновано формулу розрахунку радіального профілю потенціалу у тонкій плазмовій лінзі необхідного для одержання однорідного на мішені профілю густини струму пучка. Експериментально доведено можливість побудови плазмової лінзи, позбавленої сферичної аберації та досліджено дію моментної аберації. Розкрито вплив моментної аберації на фокусування пучка великого початкового діаметру за відсутності сферичної аберації та можливий спосіб її використання. Запропоновано формулу розрахунку мінімального радіуса пучка з урахуванням дії моментної аберації. Досліджено дрібномасштабні коливання нерегулярного характеру, що виникають у позбавленій сферичної аберації лінзі. Подано інтегральні характеристики даної динамічної аберації, які добре узгоджуються з висновками із запропонованої теорії їх виникнення.

  Скачати повний текст

Досліджено спектр альфвенівських коливань у стелараторах. Відкрито альфвенівські моди нового типу - альфвенівські власні моди, викликані дзеркальними гармоніками магнітної конфігурації. Показано істотність впливу тиску плазми на їх властивості. Виведено редуковані лінійні рівняння ідеальної магнітної гідродинаміки (МГД) для вивчення альфвенівських власних мод у стелараторах з великим аспектним відношенням. Дані рівняння враховують ефекти тиску та стисливість плазми. Розроблено числовий код COBRAS, призначений для дослідження МГД континууму. Здійснено розрахунки для одного з розрядів стеларатора "Вендельштайн". Показано, що ефекти стисливості є істотними у низкочастотній частині МГД континууму. Одержано рівняння для неідеальних альфвенівських власних мод, що враховують ефекти скінченності ларморівського радіуса іонів основної плазми, паралельне електричне поле та дисипативні механізми. За допомогою цих рівнянь показано, що у стелараторах лінії "Вендельштайн" можуть збуджуватися кінетичні альфвенівські власні моди, викликані дзеркальними гармоніками магнітної конфігурації. Досліджено дестабілізацію цих мод альфа частинками, які можуть виникати внаслідок реакцій синтезу в реакторі "Геліас".

  Скачати повний текст

Проведено теоретичний аналіз явищ у сильнонерівноважних системах, що знаходяться під дією зовнішніх шумів і випадкових полів. Побудовано теорії явищ переносу в спіральних полях та ефектів негативної в'язкості у магнітоактивній плазмі та провідній рідині. Створено моделі самоафінних рухів Леві та досліджено ефекти скінченності числа даних. Показано, що функції розподілу флуктуацій, виміряних у граничній плазмі торсатрона У-3М, належать до класу стійких розподілів Леві. Запропоновано дробове рівняння Фоккера - Планка для опису руху зарядженої частинки. Введено та досліджено дробові кінетичні рівняння з розподіленими похідними, одне з яких застосовано для опису еволюції функції розподілу флуктуацій, виміряних у плазмі токамака ADITYA. Сформульовано базові принципи теорії нелінійних стохастичних систем під дією негауссівських шумів Леві.

  Скачати повний текст

Досліджено дисипативну систему рівнянь Захарова у різних обмежених областях, запропонованої для опису колапсу ленгмюровських хвиль у плазмі. У випадку одновимірної області та періодичних граничних умов доведено існування глобального розв'язку та встановлено, що відповідна динамічна система є дисипативною та має компактний глобальний атрактор, а якщо зовнішні сили є аналітичними функціями, елементами глобального атрактора є аналітичні функції просторової змінної. У двовимірному випадку доведено існування та єдність глобального (за часом) розв'язку, у дисипативному - показано наявність інваріантної множини початкових умов, що породжують глобальний (за часом) розв'язок. Встановлено дисипативність та існування глобального атрактора відповідної динамічної системи. Побудовано регуляризацію системи рівнянь Захарова. Доведено збіжність атрактора регуляризованої системи до атрактора системи Захарова.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Теоретично досліджено взаємодію електронних потоків з електромагнітними хвилями у напіпровідникових хвилевідних структурах круглого та прямокутного поперечних перерізів. Дослідження проведено з урахуванням дисипативних ефектів у напівровіднику під час відсутності та за умов зовнішнього постійного магнітного поля. Визначено ефективність пучково-плазмової взаємодії у розглянутих напівпровідникових хвилевідних структурах і з'ясовано вплив параметрів системи на ефективність взаємодії. Одержано нову інформацію про особливості взаємодії електронних потоків з власними хвилями напівпровідникових хвилевідних структур, що може бути використана в сучасній радіофізиці під час створення експериментальних зразків плазмових підсилювачів і генераторів. Розроблено практичні рекомендації для експериментального дослідження взаємодії електронних потоків з електромагнітними хвилями у напівпровідникових хвилевідних структурах.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Вивчено питання взаємодії та поширення хвиль у магнітосферах пульсарів і системах із плазмово-пучковою нестійкістю (ППН). Розглянуто процеси лінійної трансформації, індукованого розсіювання та трихвильової взаємодії хвиль у магнітосферах пульсарів. Розраховано їх вплив на можливість виходу випромінювання назовні. Досліджено вплив різноманітних типів неоднорідностей плазми на розвиток пучкової нестійкості. Розглянуто великомасштабні неоднорідності (ВКБ наближення) та дрібномасштабні осциляторні неоднорідності. Окремо описано поводження хвиль у разі проходження точки повороту на межі області ППН і розвиток ППН у періодично неоднорідній плазмі. Розв'язано задачу про самоузгоджену взаємодію хвиль і неоднорідностей в обмеженій системі в ППН (наприклад, НВЧ-підсилювачі), в якій виявлено виникнення розподіленого зворотного зв'язку і, як наслідок - робота системи в автомодуляційному режимі.

  Скачати повний текст

Висвітлено питання розвитку теорії керування енергетичними та силовими параметрами високовольтних електророзрядних систем на базі проведених широкомасштабних експериментальних і теоретичних досліджень процесів перетворення електроенергії у разі електророзряду. Наведено математичну модель перетворення енергії у разі високовольтного електричного розряду, енергоефективні способи та алгоритми керування режимами роботи електророзрядних систем. Розроблено та апробовано за промислових умов електрогідроімпульсні комплекси з керованим перетворенням енергії для підвищення дебіту нафтових свердловин, руйнування неметалічних матеріалів, запресовування труб, штампування деталей та генерації потужного акустичного випромінювання.

  Скачати повний текст

Теоретично досліджені властивості та еволюція подвійних шарів, солітонів та нелінійних хвиль в струмовій плазмі і плазмі з пучками часток та роль резонансних часток. Розглянуто формування структур із високочастотної (ВЧ) турбулентності за рахунок її модуляції на електронах пучка. Побудовано рішення у вигляді солітона, що рухається зі швидкістю світла. Описано збудження в струмовій плазмі з від'ємними іонами іонних ям електричного потенціалу із стрибками потенціалу коло них. Для опису їх побудовані рівняння типу КдВ. Описано формування в джерелі іонного пучка подвійного шару, що стабілізований неоднорідністю магнітного поля. Досліджені властивості подвійного шару, що формується при інжекції в плазму релятивістського електронного пучка, а також властивості солітонів, що рухаються з тепловими швидкостями часток плазми. Отримано параметр, що визначає вплив рухомості іонів на нестійкість Пірса, а також інкремент посилення солітона при нестійкості Бунемана. Показано, що захват ВЧ коливань на електронному проміжку часу можливий при амплітуді фазової порожнини електронів вище порогової.

  Скачати повний текст

Досліджено запалювання, режими горіння та структуру жевріючого розряду постійного струму низького тиску. Визначено наявність зв'язку між нормальним жевріючим розрядом і анодним світінням.

  Скачати повний текст

Визначено вплив осаджених плівок на оптичні властивості зразків Mo, SS і Cu дзеркал після їх експозицій всередині трьох термоядерних установок і в стендах з плазмою. Застосовано метод відновлення коефіцієнта відбиття (КВ) у стенді з низькоенергетичними іонами D плазми. Досліджено в експериментах поведінку Be дзеркал, що моделюють дію атомів перезарядження з кисневою домішкою на поверхню дзеркал. Після бомбардування зразків Be дзеркал у стенді високоенергетичними іонами D плазми з малою кількістю кисню виявлено деградацію КВ завдяки часткового хімічного перетворення плівки оксиду Be на плівку дейтерованого гідроксиду Be. Доведено, що у тривалих експозиціях Be зразків до іонів низької енергії D плазми деградований КВ відновлювався завдяки розпиленню плівок.

  Скачати повний текст

Теоретично досліджено вплив просторової дисперсії плазми та розповсюдження, а також поглинання швидких магнітозвукових хвиль в області іонних циклотронних частот. Наведено результати порівняльного аналізу різних сценаріїв високочастотного (ВЧ) нагрівання іонів плазми з використанням збудження швидкої моди швидких магнітозвукових хвиль і оптимізації їх основних параметрів з метою вибору найперспективніших щодо стелараторів У-2М і TJ-1U. Запропоновано та теоретично обгрунтовано два методи ВЧ нагрівання тороїдної плазми, які базуються на використанні збудження швидкої моди, її ефективної конверсії у повільну моду швидких магнітозвукових хвиль і подальшому поглинанні повільної моди на основному циклотронному резонансі для іонів домішки гелію-3 і тритію, відповідно. Теоретично досліджено вплив сильної просторової області основного циклотронного резонансу за умов квазіперпендикулярного розповсюдження, а також зв'язок цієї задачі з відомим парадоксом появи негативної дисипації у цьому режимі. Проаналізовано основні параметри двокомпонентного ВЧ режиму термоядерного горіння зі зниженим нейтронним виходом, що базується на поглинанні інтенсивної повільної моди у плазмі суміші дейтерій - гелій-3.

  Скачати повний текст

Досліджено вплив ефектів, зумовлених самоузгодженим заряджанням порошинок, на колективні явища у плазмі. Значну увагу приділено проблемі екранування макрочастинки, що заряджається плазмовими струмами. Вивчено вплив таких процесів на поздовжні хвилі у запорошеній плазмі. Запропоновано модель точкового стоку для опису зарядки порошинки. Аналітично розраховано ефективний потенціал і розподіли плазмових частинок навколо порошинки у випадку слабоіонізованої плази з джерелами іонізації та електронно-іонної рекомбінації, так і плазми без зіткнень. Вірогідність моделі доводить, що знайдені формули з високою точністю апроксимують раніше відомі числові розв'язки. На базі запропонованої моделі досліджено динамічне екранування порошинки, яка рухається з постійною швидкістю та показано, що порошинка може прискорюватись індукованим нею полем. Вивчено екранування порошинки у напівобмеженій плазмі та встановлено, що ефективний потенціал порошинки принципово відрізняється від потенціалу пробного точкового заряду. Зроблено узагальнення самоузгодженої лінійної кінетичної енергії запорошеної плазми для випадку присутності сферичних порошинок різного радіуса. Одержано вираз для діелектричної проникності. Проведено детальне числове дослідження дисперсійного рівняння. Показано, що присутність пороху у плазмі може суттєвою мірою впливати на дисперсію та затухання іонно-звукових коливань, з'ясовано основні механізми цього впливу.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Наведено результати експериментального дослідження характеристик плазмових потоків, які генеруються повноблочним квазістаціонарним сильнострумовим прискорювачем плазми КСПП Х-50. Проаналізовано особливості взаємодії потужних плазмових потоків з поздовжнім магнітним полем і з поверхнями зразків. Здійснено варіювання параметрів потоків плазми методом зміни робочої напруги, комутації конденсаторної батареї та профілю основного прискорювального каналу КСПП. Проаналізовано ефективність транспортування та замагнічування потужних параметрів потоків плазми у зовнішньому поздовжньому магнітному полі залежно від параметрів потоку плазми. Показано, що повний енерговміст у плазмових потоках, які проходять через магнітний соленоїд, суттєвим чином залежить від величини індукції магнітного поля. Встановлено, що основні параметри екрануючих плазмових шарів, утворених поблизу поверхні зразка, опромінюваної потужними потоками плазми, визначаються параметрами налітаючого потоку плазми, розмірами мішені та величиною зовнішнього магнітного поля. Встановлено суттєву роль формування таких плазмових шарів у процесах передачі енергії поверхні мішені. З'ясовано, що енергетичне навантаження на поверхню зразка складає менш, ніж 10 % від енергії налітаючого плазмового потоку. Наведено деякі результати аналізу ерозії поверхні графіту та металів, опромінених плазмовими потоками КСПП з потужними тепловими навантаженнями.

  Скачати повний текст

Досліджено динаміку модульованого електронного пучка в бар'єрах однорідної та неоднорідної закритичної плазми за допомогою комп'ютерного моделювання методом макрочастинок. Розв'язано початково-граничну задачу в одно- та двовимірній геометрії. Досліджено конкуренцію між резонансною та сигнальною (на частоті модуляції) модами плазмово-пучкової системи. Вивчено вплив на динаміку пучка та взаємодію між сигнальною та резонансною модами плазмово-пучкової системи таких параметрів як глибина початкової модуляції пучка та густина його струму. Визначено діапазони густин струмів пучка, що відповідають різним режимам плазмово-пучкової турбулентності, та виявлено ряд характерних особливостей поведінки плазмово-пучкової системи для кожного з них. Досліджено взаємодію між модами плазмово-пучкової системи залежно від форми плазмового бар'єра, в якому рухається пучок. Показано, що спектр власних коливань плазмово-пучкової системи, які збуджуються пучком за поширення в неоднорідному плазмовому бар'єрі та конкурують із сигналом на частоті модуляції, змінюється в просторі та залежить від форми бар'єра. Досліджено вплив поперечної обмеженості пучка на його динаміку в плазмі. Відзначено декілька нових в порівнянні з одновимірним випадком ефектів (фокусування, філаментація, розбухання пучка).

  Скачати повний текст

Досліджено питання взаємодії заряджених частинок та електромагнітних полів у пучкових та плазмових системах, а також проблеми впливу флуктуацій на дані процеси. На рівні взаємодії окремих частинок з електромагнітним полем досліджено нестійкість електронного пучка в резонаторі (монотронна нестійкість), визначено її фізичні механізми. Шляхом числового моделювання в межах самоузгодженої моделі досліджено процес збудження коливань немодульованим електронним пучком у короткому резонаторі повільної хвилі з лінійною дисперсією. Визначено динаміку амплітуд власних коливань та динаміку частинок у фазовому просторі. Проведено порівняльний аналіз отриманих результатів з відомими стосовно хвилеводної системи. Для зарядженої частинки, що прискорюється в серфотроні, визначено стаціонарні фази її руху, а також стійкість цих фаз та вплив флуктуацій амплітуди та фази хвилі на їх стійкість. Розроблено ефективний алгоритм визначення інкремента пучкової нестійкості в плазмово-спіральній уповільнювальній структурі за умов неприйнятності першого наближення метода збурювань, який застосовано для конкретних розрахунків. З'ясовано необхідні умови істотного збільшення інкремента флуктуаційної нестійкості в системі з двох зв'язаних осциляторів, один з яких підданий мультиплікативним флуктуаціям.

  Скачати повний текст

Розвинуто кінетичну теорію хвиль у беззіткненій плазмі таких 2D систем, як токамаки (з великим і малим аспектним відношенням; з коловим, еліптичним і D-подібним перерізом концентричних магнітних поверхонь, з рівновагою за Соловйовим), магнітосфера Землі, магнітосферна плазма за лабораторних умов, циліндричні пробкотрони. Одержано та проаналізовано основний внесок пролітних і запертих частинок в елементи поздовжньої та поперечних хвиль у зазначених моделях плазми. Досліджено вплив баунас-резонаторів на дисперсійні характеристики альфвенівських і магнітозвукових хвиль у рівноважній тороїдній, циліндричній і магнітосферній плазмах. Одержано дисперсійні співвідношення для хвиль у 2D магнітосферній плазмі з анізотропною температурою. Досліджено нестійкість іонно-циклотронних хвиль у водневій плазмі поблизу геостаціонарних орбіт магнітосфери Землі. Доведено, що інкремент цієї нестійкості у 2D магнітосфері значно менше відповідного інкремента в 1D моделях плазми у прямому магнітному полі.

  Скачати повний текст

Досліджено вплив теплопровідності, дифузії парів електродного матеріалу та гідродинамічних процесів на властивості вільнопідтримуваної електричної дуги в просторі між випаровуваними мідними електродами в атмосфері. Для моделювання процесів перенесення на периферії дуги в одновимірній циліндричній геометрії запропоновано метод поглинальної квазі-стінки. Установлено основні фактори тепловідведення в цій дузі. Показано, що характерними для розповсюдження пари електродного матеріалу в таких дугах можуть бути ударно-хвильові процеси. Вивчено вплив дифузійних процесів на радіальну структуру електричної дуги. Установлено тісний взаємозв'язок процесів тепловідведення та дифузії в її периферійних зонах.

  Скачати повний текст