Экспериментальное исследование динамики плазменной оболочки в Z-пинчах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.08, кандидат физико-математических наук Мокеев, Александр Николаевич

• Мокеев, Александр Николаевич
• кандидат физико-математических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Мокеев, Александр Николаевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Иллюстрации

ГЛАВА 1. г-пинч С ИМПУЛЬСНЫМ НАПУСКОМ ГАЗА И

ПЛАЗМЕННОЙ ОБОЛОЧКИ

1.1. Трехэлектродный разрядник под давлением

1.2. Конденсаторная батарея

1.3. Коллектор и газоразрядная камера

1.4. Электродинамический клапан

1.5. Инжектор

1.6. Выводы

Иллюстрации

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПЛАЗМЕННОЙ

ОБОЛОЧКИ В г-ПИНЧЕ С ИМПУЛЬСНЫМ

НАПУСКОМ ГАЗА И ПЛАЗМЕННОЙ ОБОЛОЧКИ

2.1. Диагностические методы

2.1.1. Электротехнические измерения

2.1.2. Оптические измерения

2.1.3. Регистрация нейтронного излучения

2.1.4. Рентгеновские измерения

2.2. Динамика разряда

2.3. Численные расчеты

2.6. Выводы

Иллюстрации

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ТОКОВО-

ПЛАЗМЕННОЙ ОБОЛОЧКИ ПЛАЗМЕННОГО

ФОКУСА

3.1. Конструкция электронно-оптического регистратора

3.2. Схема эксперимента

3.3. Динамика токово-плазменной оболочки

3.4. Выводы

Иллюстрации

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

ЭНЕРГОЕМКОСТЬЮ 1,2 МДЖ

4.1. Конденсаторная батарея

4.2. Генератор импульсов запуска

4.3. Разрядная камера и системы напуска

4.4. Выводы

Иллюстрации

Заключение

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальное исследование динамики плазменной оболочки в Z-пинчах»

ВВЕДЕНИЕ

Повышенный интерес к исследованиям в области физики плотной высокотемпературной плазмы в значительной мере обусловлен перспективой осуществления управляемого термоядерного синтеза (УТС). Эта проблема привела к возникновению различных направлений исследований, отличающихся друг от друга методами нагрева и удержания плазмы. В настоящее время основное внимание уделяется термоядерным системам с магнитным удержанием плазмы (токамак, стелларатор), а также системам с инерционным удержанием, в которых для инициирования термоядерной реакции используются мощное лазерное излучение или электронные пучки.

Наряду с общепризнанными направлениями продолжают развиваться и

альтернативные подходы, имеющие определенные преимущества. Одной из

альтернативных систем являются различные установки типа г-пинч, в

10

которых образуется плотная (ТЧе > 10 см") высокотемпературная (Т > 1 кэВ) плазма. Физика г-пинчей изучает один из самых фундаментальных объектов физики нестационарной плазмы. Наряду с термоядерной направленностью, г-пинч рассматривается (и уже частично используется) в качестве перспективного мощного импульсного источника нейтронного, ультрафиолетового, мягкого и жесткого рентгеновского, а также инфракрасного, субмиллиметрового и сверхвысокочастотного излучений.

Термин «пинч-эффект» означает сжатие плазмы собственным магнитным полем протекающего через плазму тока большой величины. 2-пинч представляет собой электрический разряд в газе, который сжимается под давлением магнитного поля, создаваемого разрядным током. Явление самосжатия разряда в газе изучается давно, однако интенсивное исследование этого явления было связано с идеей создания управляемой термоядерной реакции.

Экспериментальное изучение г-пинчей с целью решения проблемы У ТС было начато по инициативе И.В. Курчатова. В 50-х годах были опубликованы первые работы о нейтронном излучении из плазмы г-пинча, полученном в результате слияния ядер дейтерия [1-6].

Схема получения г-пинча, являющегося источником нейтронного излучения, в принципе довольно проста. Через разрядную камеру, заполненную дейтерием с давлением порядка 0,1-1 Тор, пропускается короткий импульс тока с амплитудой более 105 А, и в некоторый момент времени наблюдается вспышка нейтронного излучения.

Первоначальная идея создания термоядерной плазмы в таких установках основывалась на следующих элементарных предположениях [1]. Во время прохождения тока должно происходить сжатие плазмы под действием электродинамических сил. Если под действием электродинамического сжатия образуется плазменный шнур, оторванный от стенки камеры, то температура плазмы в шнуре может быть оценена из

В2

условия радиального равновесия сил магнитного давления — и давления

8л:

плазмы Р. Если электроны и ионы имеют одинаковую температуру Т, то для водородной плазмы суммарное давление Р = 2пТ, где п = п« = П; - плотность

плазмы. Магнитное поле на границе шнура В = — определяется током I и

радиусом шнура а (с - скорость света). Отсюда видно, что при наличии

В2

радиального равновесия Р = —-, температура плазмы в г-пинче определяется

ож

_ I2 -ХТ 2

выражением: Т ~ 2, где N = та п - число ионов на единицу длины пинча

(«погонное число» ионов). В работе [7] было показано, что это соотношение справедливо при любой зависимости плотности тока от радиуса внутри плазменного шнура.

Установки типа плазменный фокус (ПФ) появились как альтернатива первым экспериментальным устройствам по формированию линейного

г-пинча. Рис. 1 иллюстрирует эволюцию разрядных камер г-пинчевых установок. Считалось, что повышению параметров плазмы в г-пинче мешает загрязнение плазмы примесями, поступающими со стенок керамической камеры, и катастрофическое развитие неустойчивостей, характерных для длинного тонкого проводника с током. Нагрев и испарение боковой стенки связывали с нагревом поверхности излучением высокотемпературной зоны г-пинча [8].

Значительную роль в динамике г-пинча играют вторичные пробои вдоль изолятора. Эти пробои уменьшают ток в центре камеры и тем самым препятствует созданию высокотемпературной плазмы в пинче. Для того, чтобы воспрепятствовать вторичным пробоям Л.А. Арцимовичем была предложена разрядная камера, в которой поверхность изолятора защищена от прямого воздействия излучения из плазмы. Сама разрядная камера была сделана металлической а электроды вводились в камеру через изоляторы (рис. 1,6). Такое усовершенствование значительно помогло сосредоточению тока в центре камеры и увеличило нейтронное излучение из пинча. Однако, разряд развивался не между введенными симметрично в камеру электродами (катодом и анодом), а только в прианодной области - между дном и боковой стенкой камеры, находящимися под потенциалом катода, с одной стороны, и анодом (центральным электродом), с другой. Собственно катод в формировании пинча не участвовал и в последующих конструкциях камер плазменного фокуса (ПФ) он был просто исключен (рис. 1,в). При такой геометрии разрядной камеры возникают условия для формирования вблизи анода нецилиндрического г-пинча - плотного горячего плазменного образования, являющегося интенсивным источником нейтронного и рентгеновского излучений [8-10]. Подобные устройства получили название плазменный фокус типа Филиппова. Разница в роли анода и катода объясняется условиями развития газового разряда - формирование симметричного по азимуту токового слоя происходит только в пространстве

у поверхности изолятора между кромкой анода и дном камеры.

Несколько позже, при исследованиях другой разновидности сильноточных импульсных систем - электродинамических коаксиальных плазменных ускорителей в режиме высоких плотностей и больших разрядных токов Дж. Мейзером (США) было обнаружено [11,12], что в случае положительной полярности внутреннего электрода в них также формируется плотный ПФ с параметрами, аналогичными получаемым в системах типа Филиппова. Эти системы в дальнейшем стали называться плазменным фокусом типа Мейзера (рис. 1,г).

В последующие годы экспериментальные [10, 12, 13-21] и теоретические [22-30] исследования ПФ интенсивно развивались во многих ведущих лабораториях мира.

Разряд в г-пинче проходит в своем развитии несколько стадий. Каждая из стадий характеризуется определенными доминирующими процессами. Как правило, в динамике г-пинча различают три основные стадии: начальную, среднюю и конечную.

Под начальной стадией подразумевается пробой газа и формирование токовой оболочки. Основными процессами, определяющими начальную стадию, являются: ионизация газа в электрическом поле, диффузия электронов и скинирование тока. В начальный момент времени после приложения внешнего напряжения к электродам г-пинча происходит лавинообразное нарастание плотности электронов в межэлектродном промежутке. Уже на этой стадии развиваются сильные неоднородности в степени ионизации газа. После пробоя газа быстро повышается проводимость газа, и электрический ток скинируется около изолирующей

и тч о

поверхности разрядной камеры. В результате около изолирующеи стенки формируется токовая оболочка г-пинча. Образование токовой оболочки определяется диффузией электрического поля в глубь плазмы при быстром росте ионизации газа. В ходе создания токовой оболочки неоднородности

плотности, получившиеся при пробое, с одной стороны, усиливаются в результате ступенчатой ионизации газа, а с другой - выравниваются из-за диффузии электронов и диффузии электрического поля. В результате всех этих процессов образуется токовая оболочка, состоящая из отдельных токовых каналов - волокон, протянувшихся около изолятора между электродами камеры. При дальнейшем возрастании тока вступают в действие силы давления магнитного поля. Этим силам в первую очередь противостоит инерция газа. Электроны и ионы под действием электромагнитных сил приобретают скорость в направлении от изолятора внутрь камеры. Нейтральные частицы - атомы и молекулы - увлекаются ионами посредством столкновений и перезарядки, и токовая оболочка начинает двигаться к оси системы. При своем движении она «сгребает» газ в камере, увлекая его с собой, и тем самым создается плотная плазменная оболочка, которая ограничена сзади (снаружи) скицированным токовым слоем, толкающим оболочку, а спереди - ударной волной, распространяющейся по невозмущенному газу. В процессе движения оболочки выраженность волокнистой структуры постепенно ослабевает, но, в то же время, в ней появляется радиальная структура тока. Это проявляется в том, что часть тока успевает продиффундировать в область невозмущенного газа, и там образуется второй слой тока, движущийся перед фронтом ударной волны.

Средняя стадия г-пинча характеризуется дальнейшим развитием оболочки г-пинча и ее движением под действием давления собственного магнитного поля. Средняя стадия начинается отрывом плазменной оболочки от изолятора. На этой стадии происходит ударный нагрев плазмы до нескольких сот электронвольт, а также существенное повышение плотности газа. Оканчивается она схождением оболочки на оси и образованием сплошного плазменного столба.

В конечной стадии разряда происходит дальнейшее повышение температуры и плотности в плазменном столбе. В нецилиндрическом

г-пинче количество частиц в сечении плазменного фокуса уменьшается вследствие вытекания плазмы через торцы плазменного столба и из-за ухода плазмы в радиальном направлении, возникающего из-за развития МГД-неустойчивостей. Уменьшение количества частиц в сечении столба приводит к его сжатию и повышению плотности и температуры плазмы. Температура в фокусе благодаря вытеканию частиц достигает величин в несколько килоэлектронвольт, а плотность плазмы в нем достигает значения в сотни раз превосходящего начальную плотность газа. В конечной стадии нецилиндрического г-пинча (в стадии плотного г-пинча) с удовлетворительной точностью соблюдается условие равновесия плазменного столба, и происходит нагрев плазмы при уменьшении ее объема (адиабатическое сжатие) за счет работы магнитного сжатия. Температура плазмы в фокусе становится достаточно высокой для интенсивного протекания в ней термоядерных реакций, и фокус становится мощным источником нейтронного излучения.

Разрушение плазменного фокуса происходит в основном из-за турбулентного нагрева плазмы. В момент, когда количество частиц в сечении плазменного фокуса становится очень малым - меньше 5-1016 см"1 , токовая скорость электронов превосходит тепловые скорости ионов дейтерия, и в плазме развиваются мелкомасштабные неустойчивости поперечного тока (текущего перпендикулярно к магнитному полю). Нелинейное развитие этих неустойчивостей приводит к значительному повышению сопротивления плазменного шнура. В результате аномально большого тепловыделения давление плазмы не уравновешивается давлением магнитного поля, и происходит расширение плазменного столба, при этом из-за уменьшения плотности плазмы прекращается нейтронное излучение.

Одним из наиболее привлекательных свойств ПФ-систем является интенсификация излучений с ростом энергозапаса источника питания - \У. В частности, в исследованном в различных лабораториях мира диапазоне

энергий от единиц до сотен килоджоулей, наблюдается квадратичный скейлинг по нейтронному выходу N ~ W [31]. В качестве «реперной» точки обычно используется величина N = 10й D-D нейтронов при W = 100 кДж. Оценки показывают, что даже без принятия специальных мер, улучшающих эффективность работы ПФ-систем, имеется принципиальная возможность получения равенства вкладываемой и выделяемой энергии при W = 300 МДж для D-T рабочей смеси. В ряде работ [32-35] указываются значительно более низкие значения энергии в десятки мегаджоулей.

По достигаемым удельным мощностям, концентрируемым в плазме, ПФ сравним с лазерным фокусом и сфокусированным релятивистским электронным пучком, отличаясь от них простотой устройства и более высокой эффективностью использования начальной энергии. Так, по

u i о ч~>

параметру «количество нейтронов на 1 джоуль запасенной в конденсаторной батарее энергии» (~ 1-Ю6) ПФ занимает одно из первых мест среди термоядерных установок.

Актуальность изучения процессов в зоне контрагирования тока обусловлена тем, что излучательные характеристики z-пинча существенным образом зависят от формы токово-плазменной оболочки (ТПО), скорости ее сжатия, типа кумуляции, величины тока и скорости его нарастания и т.д. Необходимо отметить, что кумуляция ТПО является следствием нецилиндричности (двумерности) токового слоя (задаваемой геометрией разрядной камеры). Двумерность, а с учетом волокнистой структуры ТПО трехмерность явления, определяют основную сложность описания и построения физических моделей ПФ. При этом наиболее трудной для описания является конечная стадия развития разряда - стадия кумуляции на оси.

Крупнейшей в мире установкой плазменного фокуса является ПФ-3. В настоящее время на этой установке проводятся эксперименты по созданию мощного источника рентгеновского излучения. Поэтому стадия

формирования пинча при работе на тяжелых сильноизлучающих газах (неон, аргон) с большим энерговкладом требует тщательного изучения. Исследования динамики токово-плазменной оболочки в оптическом диапазоне излучения с высоким пространственным (~ 1 мм) и временным (~ 10 не) разрешением, которые позволяют наблюдать тонкую структуру плазменного объекта, при таком диапазоне параметров ранее не проводились. При этом фотографии в оптическом диапазоне являются наиболее информативными для исследования процессов схождения оболочки, формирования и разрушения пинча.

Многочисленные эксперименты показали, что ПФ-системы могут успешно работать в очень большом диапазоне энергий или токов через разрядную камеру - от 20 кА до 4 МА. Но, при увеличении энергии конденсаторной батареи свыше 1-3 МДж, существенно возрастают трудности по согласованию движения оболочки с разрядным контуром, особенно при работе на легких газах (например, на дейтерии).

Существуют два независимых условия согласования: одно - по индуктивности системы, другое - по размерам камеры и давлению газа в ней. Для получения максимума тока в момент наибольшего сжатия необходимо выполнить оба эти условия. Условие по индуктивности выполняется при равенстве индуктивностей нагрузки с уже образовавшимся фокусом и внешнего контура. Кроме этого, для согласования разряда с источником энергии необходимо, чтобы характерное время движения оболочки до выхода ее на ось совпадало с характерным временем передачи всей энергии от источника. Однако повышению давления выше 10 Тор препятствует возникающая несимметричность (стримерность) начального пробоя газа. Поэтому размер основных конструктивных элементов установки - положительного электрода и изолятора, приходится увеличивать с ростом энергии накопителя.

Следует отметить также, что с повышением энергии накопителя существенно возрастает тепловая нагрузка на изолятор, вследствие чего происходит поступление из изолятора в камеру вещества, которое может служить причиной повторного пробоя межэлектродного промежутка. Повторный пробой обычно происходит в районе изолятора и приводит либо к срыву процесса формирования пинча вообще, либо снижает его эмиссионные характеристики.

Для ПФ характерно, что токовая оболочка имеет воронкообразную форму, допускающую вытекание из области максимальной плотности значительной части плазмы в процессе ее сжатия у оси. Этого можно добиться также путем профилирования начальной плотности газа посредством импульсного напуска газовой оболочки в рабочую камеру. В значительной мере процессы, происходящие в ПФ, аналогичны тем, которые имеют место в близких по типу системах, в частности в коаксиальных плазменных ускорителях, микропинчах, пучковых и лайнерных системах.

В ряде работ [36-44] уже были предприняты попытки создания 2-пинча с импульсным напуском газа. На рис. показана схема камеры с импульсным напуском плазмы, применявшейся в работе [37].

Работы [38-41] были в основном направлены на создание радиационного коллапса и исследования его рентгеновского излучения. При этом использовались сравнительно небольшие энергии конденсаторных батарей и, соответственно, низкая величина инжектируемой массы. В водяных накопителях [45-47], обычно с мегавольтными напряжениями и мегаамперными токами, импульсный напуск газа всегда используется наряду

с» V/ и

с «искусственной» оболочкой, проволочками и др., поскольку классическии г-пинч, с однородным наполнением, нереализуем из-за взаимодействия со стенкой.

Требуемых, с точки зрения термоядерной энергетики токов в десятки мегаампер, по-видимому, значительно проще достичь в конденсаторных

батареях, нежели водяных накопителях, поэтому желательна разработка необходимого оборудования, а на первом этапе при значительно меньших энергиях - практическая разработка концептуального подхода.

Следует отметить, что при инжекции газа в разрядный промежуток без предварительной ионизации процесс пинчевания оказывается весьма нестабильным вследствие плохой воспроизводимости условий. Поэтому, для формирования равномерного по азимуту начального пробоя необходима предварительная ионизация периферийной области газовой оболочки.

Перечисленные выше проблемы можно решить путем перехода к разрядам в камере с одновременной инжекцией газовой оболочки и плазменного лайнера. В этом случае обеспечивается формирование симметричной токовой оболочки, что позволяет снять проблемы начальной стадии и шунтирования приосевого тока. Основными преимуществами такой камеры являются:

- возможность создания надежной защиты изолятора от излучения пинча при большой энергии батареи;

- возможность работы с высоким начальным давлением газа и плазмы, по-видимому, вплоть до эквивалентного давления р ~ 1 атм;

- возможность создания оптимального начального профиля плотности газа;

- возможность согласования разрядной камеры с конденсаторной батареей при энергиях свыше 3 МДж;

- равномерный по азимуту начальный пробой газа, который способствует повышению эффективности сгребания рабочего газа токовым поршнем и снимает проблему пробоя по остаточному газу;

- возможность использовать в качестве рабочего вещества практически любой диэлектрик;

- отсутствие проблем с выбором материала изолятора и его предварительной подготовки: для вывода камеры на режим не нужно проводить длительную серию тренировочных разрядов.

Целью настоящей работы являлось исследование и сравнительный анализ двух вариантов сильноточного нецилиндрического разряда с профилированием плотности плазмы по радиусу: 1) искусственное профилирование посредством импульсного напуска газа в разрядный промежуток; 2) самопрофилирование (за счет двумерности сжатия оболочки).

Основные задачи по первому направлению: а) разработка экспериментальных схем сильноточного разряда типа г-пинч с профилированием начальной плотности газа для повышения конечных параметров плазмы; 2) исследование степени влияния предионизации на динамику формирования токового слоя в газовой оболочке и конечные параметры сжатия плазмы; 3) создание аппаратуры, позволяющей проводить эксперименты с импульсным напуском газовой оболочки и плазменного лайнера.

По второму направлению: а) применение методики высокоскоростного оптического фотографирования для исследования динамики токово-плазменной оболочки плазменного фокуса; б) исследование влияния формы и параметров токово-плазменной оболочки на характеристики плазменного фокуса при разрядах в тяжелых сильноизлучающих газах (неон, аргон).

Научная новизна состоит в следующем. Разработана экспериментальная схема сильноточного разряда типа г-пинч с профилированием начальной плотности газа, в которой впервые предложена система предионизации, основанная на использовании плазменного инжектора эрозионного типа.

Проведены исследования 2-пинча с одновременной инжекцией газовой оболочки и плазменного лайнера. Показано, что инжекция плазменного лайнера приводит к существенному повышению стабильности разрядов.

Впервые проведено исследование динамики плазменной оболочки плазмофокусного разряда с сильноизлучающими газами при энергозапасе источника питания ~ 1 МДж в оптическом диапазоне излучения с высоким пространственным (~ 1 мм) и временным (-10 не) разрешением.

Научная и практическая ценность работы состоит в следующем. Полученные в работе результаты имеют важное значение для понимания целого ряда процессов, происходящих в импульсных сильноточных разрядах. Они могут быть использованы при разработке и создании мощных импульсных источников ионизирующих излучений на базе г-пинча. Опыт, накопленный при создании экспериментальных установок и комплекса диагностического оборудования может быть использован при создании более современной аппаратуры для исследований в области физики высокотемпературной плазмы. Полученные экспериментальные результаты могут быть использованы при создании теоретических моделей процесса сжатия токовой оболочки.

На защиту выносятся:

1. Метод получения сильноточного разряда типа г-пинч с профилированием начальной плотности газа и системой предионизации, основанной на использовании плазменного инжектора эрозионного типа.

2. Экспериментальная аппаратура для проведения экспериментов по сжатию плазмы г-пинча с одновременной инжекцией газовой оболочки и плазменного лайнера.

3. Результаты исследования г-пинча с одновременной инжекцией газовой оболочки и плазменного лайнера. Вывод о повышении стабильности разрядов при инжекции плазменного лайнера.

4. Диагностический комплекс для исследования динамики плазменной оболочки в оптическом диапазоне излучения с высоким пространственным и временным разрешением.

5. Результаты исследования динамики плазменной оболочки плазменного фокуса в конечной стадии развития разряда в тяжелых сильноизлучающих газах при энергозапасе источника питания ~ 1 Мдж. Вывод о стабилизирующем воздействии первоначальной закрученности токовых волокон, на образование перетяжки и о последующем развитии неустойчивости с модой ш = 1.

6. Экспериментальная установка (разрядная камера, схема синхронизации, конденсаторная батарея энергоемкостью 1,2 МДж), позволяющая проводить эксперименты по сжатию плазмы г-пинча с импульсным напуском при напряжении 40 кВ и токе 5 МА.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Основные выводы приводятся в конце каждой главы и в заключении.

Во введении дан краткий исторический обзор и описание основных ъ-пинчевых систем. Рассмотрены основные фазы разряда и особенности процессов в зоне кумуляции. Формулируется актуальность темы и цель диссертационной работы.

В первой главе описана экспериментальная установка, предназначенная для проведения экспериментов по сжатию г-пинча с импульсным напуском. Отличительная особенность установки -возможность одновременной инжекции газовой оболочки и плазменного лайнера, что позволяет получить симметричный начальный пробой и исключить шунтирование тока в момент максимального сжатия плазмы.

В разделе 1.1. описан управляемый трехэлектродный разрядник под давлением, специально разработанный для данной установки. При модульном принципе построения быстродействующих емкостных

накопителей необходимы разрядники с высокой стабильностью включения и достаточно большим ресурсом работы, способные коммутировать максимально возможные токи при различных уровнях энергии. Индуктивность разрядников в зависимости от числа модулей должна составлять 10 н- 50 нГ. При заданной энергии накопителя увеличение числа модулей снижает требования к разрядникам, но повышает трудности их синхронизации. Оптимальная энергия модуля (обычно 10 30 кДж) выбирается такой, чтобы разряд всех конденсаторов на один неисправный не приводил бы к его разрушению. Описываемый разрядник предназначен для коммутации тока модуля емкостного накопителя с рабочим напряжением 40 кВ, энергоемкостью 20 кДж и амплитудой тока на первом полупериоде 320 кА. Индуктивность разрядника с коаксиальной ошиновкой 25 нГ. При запасе электрической прочности 1,8 время задержки срабатывания 15 не, разброс времени срабатывания ± 3 не. Испытания показали, что ресурс работы электродов и изолятора разрядника не менее 104 включений. Ресурс работы разрядника существенно увеличивается при многоканальном пробое разрядного промежутка (при скорости нарастания напряжения на

1 о

управляющем электроде >10 В/с).

В разделе 1.2. описаны основные элементы конденсаторной батареи. Батарея представляет собой колебательный контур, состоящий из четырех параллельно включенных модулей, каждый из которых состоит из четырех конденсаторов КМК-40-6 и трехэлектродного разрядника высокого давления. Параметры батареи: энергия 80 кДж, рабочее напряжение 40 кВ, емкость 100 мкФ, собственная индуктивность батареи 21 нГ, индуктивность нагрузки в начале разряда 7 нГ, при максимуме тока - 30 нГ, максимальная амплитуда тока в рабочем режиме 2 МА, время нарастания тока (Т/4) - 2,7 мкс.

В случае аварийного пробоя все модули оказываются разделенными индуктивным сопротивлением зарядной шины (Ь = 400 мкГ). Параллельно

нагрузке включен защитный резистор 11ш = 8 Ом, шунтирующий газоразрядную камеру при заряде, экстренном разряде батареи и самопробое разрядников, когда разряд в камере не может произойти.

Разрядники запускаются от четырехканального генератора импульсом с амплитудой 50 кВ, длительностью 60 не, длительностью фронта по уровням 0,1 и 0,9 -1,5 не.

В разделе 1.3. приведено описание газоразрядной камеры. Камера изготовлена из нержавеющей стали и установлена непосредственно на коллекторе. Коллектор представляет собой два стальных диска толщиной 2 см и диаметрами 100 и 78 см, стянутых шестью стяжками и установленных на изоляторах, закрепленных на стойках модулей. Разрядный промежуток образован двумя плоскими электродами, расстояние между которыми можно менять от 0 до 4 см, обычно оно было 2,5 см. Диаметр катода 37 см, анода -41 см. В стандартные отверстия в центре электродов вставляются смонтированные на фланцах электродинамический клапан и инжектор плазмы эрозионного типа. Импульсный напуск газа в камеру снижает требования к изолятору, который изготовлен из листового полиэтилена толщиной 4 мм. Для защиты изолятора от излучения плазмы служат два металлических экрана, которые также шунтируют газоразрядный промежуток после разлета плазмы, предохраняя изолятор от разрушения.

Разделы 1.4.-1.5. посвящены описанию устройств импульсного напуска вещества в разрядный промежуток - электродинамического клапана и инжектора плазмы эрозионного типа.

Вторая глава посвящена исследованию динамики плазменной оболочки в г-пинче с импульсным напуском газа и плазменной оболочки.

В разделе 2.1. рассматриваются набор применявшихся диагностических методик - электротехнических, оптических, нейтронных, рентгеновских.

В разделе 2.2. описаны эксперименты по сжатию г-пинча с

импульсным напуском. Использовались 3 варианта инжекции газа и плазмы в камеру. Первый состоит в следующем. На аноде устанавливался кольцевой электродинамический клапан с диаметром расположения впускных отверстий 5,4 см. Во втором варианте на аноде устанавливался клапан с диаметром впрыска 9 см, а на катоде плазменный инжектор эрозионного типа, плазма из которого по конусной щели поступала в камеру по диаметру 16 см. Плазма образовывалась в результате деструкции фторопласта-4 в камере инжектора длиной 7 см и диаметром 2 см. Количество частиц деструктированного фторопласта в инжекторе пропорционально энергии конденсаторной батареи инжектора, а количество поступивших в разрядную камеру частиц определяется задержкой запуска батареи, относительно включения инжектора, обычно I ~ 20 - 40 мкс. Третий вариант: плазменный инжектор устанавливался непосредственно, без разводящих конусов, на катоде и плазма, образованная из дейтерированного полиэтилена, инжектировалась в камеру струей диаметром 2 см.

При инжекции только газовой оболочки, как правило, г-пинч получался азимутально-несимметричным с нестабильным нейтронным выходом. Для устранения этих недостатков использовалась такая организация разряда, при которой основную массу дейтерия напускает клапан, а инжектор по периферии инжектирует «поджигающую» плазму. Это значительно улучшило характеристики разряда - стабильность, воспроизводимость и симметрию токово-плазменной оболочки. Кроме того, это позволило проводить разряд при давлении, значительно большем 10 Тор. Рассматриваемый способ является довольно универсальным, поскольку позволяет не только инжектировать любые газы, но и любые элементы, входящие в состав твердых тел. Инжекция только плазмы с достаточной степенью ионизации дает наилучшую воспроизводимость и форму токово-плазменной оболочки на СФР-граммах. Максимальный нейтронный выход при токе в особенности I ~ 700 кА, составил У = 3109 нейтронов за

импульс при инжекции только газа и Y = 2-109 при инжекции газа и плазмы. При инжекции плазмы дейтерированного полиэтилена нейтронный выход составил Y=3-108 при достигнутом токе I ~ 500 кА. Это объясняется тем, что основная часть массы сосредоточена в центре, а параметр согласования камеры и цепи зависит значительно сильнее от радиуса. Измерение камерой-обскурой показало, что пинч при энергии квантов W > 1 кэВ имеет следующие размеры: длина ~ 6 мм, диаметр ~ 1 мм.

В разделе 2.3. приводится сравнение полученных экспериментальных данных с численными расчетами.

В третьей главе приведены результаты исследования динамики токово-плазменной оболочки на установке ПФ-3 в конечной стадии развития разряда в тяжелых газах (Ar, Ne). На протяжении длительного времени на ПФ-3 проводились работы, цель которых - создание на базе плазмофокусного разряда мощного источника мягкого рентгеновского излучения. Проводился широкий поиск режимов работы установки и выбор рабочего газа. Оптимизировалась геометрия центральной части анода и разрабатывались методики измерения спектральных характеристик мягкого рентгеновского излучения и определения его интегрального выхода.

Ток через пинч составлял величину около 3 МА. Длительность импульса рентгеновского излучения - до 250 не. На фотографиях пинча при разрядах в неоне, полученных камерой-обскурой без временного разрешения, пинч представляет из себя устойчивое образование (без ярко выраженных микроточек) высотой до 8 -ь 10 см, диаметром порядка 0,4 см. При разрядах в аргоне высота пинча существенно меньше ~ 4 см.

Раздел 3.1. содержит описание конструкции и схемы питания четырехканального наносекундного электронно-оптического регистратора, применявшегося для исследования динамики токово-плазменной оболочки. Данный регистратор позволяет получить четыре последовательных кадра излучения плазмы в видимой области при помощи четырех электронно-

оптических преобразователей (ЭОП) с электростатической фокусировкой изображения типа ЭП-16. Изображение на фотопленке регистрируется оптически-контактным способом. Кадровый режим создается импульсным питанием от кабельного генератора на основе двойной формирующей линии (волновое сопротивление линии - 75 Ом). Формирующая линия заряжается до 10,7 кВ и коммутируется при помощи трехэлектродного управляемого разрядника в металлокерамическом корпусе РУ-62. Временные интервалы между кадрами (70 не) определяются длиной кабеля, соединяющего выход генератора и соответствующий ЭОП. Время экспозиции, одинаковое для всех четырех ЭОП, определяется длиной кабеля импульсного генератора.

В разделе 3.2. дается описание схемы эксперимента, приводятся параметры установки ПФ-3. Фотографирование производилось перпендикулярно оси камеры ПФ-3 с четырех противоположных сторон. Размеры изображения калибровались посредством импульсного фотографирования матрицы, составленной из миниатюрных ламп накаливания, которая помещалась на ось камеры ПФ-3. Нелинейность изображения по краю экрана не превышает 10 %. Диаметр исследуемой области 12 см. Исследуемый временной интервал - от -200 не до +450 не относительно момента начала рентгеновского излучения пинча. Интервал времени между началом первого и последнего кадра 210 не. Запуск регистратора производился от положительного фронта производной полного тока разряда.

Раздел 3.3. посвящен описанию экспериментов по исследования динамики токово-плазменной оболочки при разрядах в тяжелых сильноизлучающих газах в конечной стадии сжатия посредством высокоскоростного фотографирования. Получены серии фотографий (по 4 в каждой серии) токово-плазменной оболочки для разрядов в неоне и аргоне, синхронизованные по времени с производной полного тока разряда, импульсами жесткого и мягкого рентгеновского излучения. Полученные

результаты показали, что при увеличении энергозапаса накопителя сохраняются основные параметры оболочки (высота, скорость, образование кумулятивной струи).

За 110 не до начала рентгеновского импульса оболочка имеет форму воронки с горловиной, обращенной к аноду. Высота оболочки в этот момент времени при разрядах в аргоне и неоне одинакова и составляет примерно 3 см. При этом нижняя часть оболочки уже не видна, так как она находится внутри конусообразного углубления в центре анода. Скорость оболочки перед началом кумуляции составляет -1,5-107 см/с. В момент времени 1=0, соответствующий началу импульса жесткого рентгеновского излучения, происходит схождение нижней части оболочки на оси камеры. В последующие моменты времени происходит последовательная кумуляция оболочки по всей высоте со скоростью -2,5-107 см/с. При этом высота самой оболочки увеличивается со скоростью

-1-10 см/с.

После сжатия оболочки (в момент времени 1-100 не) вдоль оси камеры начинает истекать мощная плазменная кумулятивная струя со скоростью -2,5-107 см/с, которая инициирует ударную волну, направленную в сторону катода. При этом ясно видна тонкая структура строения пинча, которую, вероятно, можно объяснить появлением сложных магнитных конфигураций. После окончания рентгеновского импульса на свечении пинча появляются разрывы, и к моменту времени I ~ 350 не свечение пинча исчезает.

Обнаружена первоначальная закрученность токовых волокон, которая оказывает стабилизирующее воздействие на образование перетяжки, но в дальнейшем приводит к развитию неустойчивости с модой ш = 1, которая, наряду с неустойчивостью с модой ш = 0, приводит в дальнейшем, к разрушению пинча. Следует отметить, что если в неоновом пинче обе неустойчивости развиваются примерно одновременно (после полного схождения оболочки), то при разрядах в аргоне неустойчивость с модой

ш = 1 развивается до момента полного схождения оболочки, что объясняет существенно меньшую высоту аргонового пинча. Этим фактом, по-видимому, объясняется и отсутствие явно выраженной ударной волны после сжатия аргонового пинча. Таким образом, динамикой плазменной оболочки, ее формой определяются характеристики пинча в конечной стадии.

Четвертая глава посвящена описанию экспериментальной установки энергоемкостью 1,2 МДж, предназначенной для проведения экспериментов по сжатию плазмы г-пинча с импульсным напуском.

Раздел 4.1. содержит описание конденсаторной батареи. Батарея состоит из 60 независимых модулей по 20 кДж в каждом модуле. Конструкция модуля и разрядник прошли испытания при проведении экспериментов на предыдущей установке. В случае аварийного пробоя все модули оказываются разделенными высоковольтными диодами, включенными в цепь зарядки каждого модуля. При зарядном напряжении 40 кВ амплитудное значение тока в нагрузке индуктивностью 55 нГ составило 5,7 МА при логарифмическом декременте 0,5. Максимальный ток - 13 МА.

В разделе 4.2. описан генератор импульсов запуска. Генератор имеет 60 каналов и состоит из водяной формирующей линии длиной 1,5 м и волновым сопротивлением 1 Ом. Амплитуда импульса поджига - 50 кВ, длительность - 90 не. Также был изготовлен еще один генератор подобной конструкции с 75 выходными каналами. Он применяется для инициализации разряда по периферии газовой оболочки при проведении экспериментов без применения инжектора.

В разделе 4.3. дано описание разрядной камеры г-пинча с газовым напуском, созданной на основе опыта эксплуатации предыдущей установки. Описаны электродинамический клапан и инжектор плазмы, производительность которых позволяет согласовать параметры движения оболочки с разрядным контуром.

В заключении приведены основные результаты и выводы работы.

Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 12 печатных работах.

Материалы, включенные в диссертацию, докладывались и обсуждались на 1 и 3-й Всесоюзных конференциях по импульсным источникам энергии (Юрмала, 1983 г.; Ленинград, 1989 г.), на 5 и 6-й Международных конференциях по генерации мегагауссных магнитных полей и родственным экспериментам (Новосибирск, 1989 г.; Альбукерк (США), 1992 г.), на 3-й Международной конференции по плотным г-пинчам (Лондон, 1993 г.), на Международной конференции по физике плазмы (Сан-Диего (США), 1997 г.), на XXIV Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС (Звенигород, 1997 г.), на II Симпозиуме по текущим тенденциям в международных исследованиях по термоядерному синтезу (Вашингтон (США), 1997 г.), на Совещании по плазменному фокусу (Кудова Здрой (Польша), 1998 г.).

в)

г)

/ I \

С.

Чн»/^

инжектор

разрядная камера

с.

чид

Рис. 1. Схема установок типа г-пинч.

а) — линейный г-пинч, б) — модификация линейного г-пинча - камера с металлическими стенками [8,9], в) — камера плазменного фокуса типа Филиппова [8], г) — камера плазменного фокуса типа Мейзера [11], д) — камера с импульсным напуском плазмы [37].

Заключение диссертации по теме «Физика плазмы», Мокеев, Александр Николаевич

4.4. Выводы

1. По результатам проведенных исследований создана и испытана экспериментальная установка, позволяющая проводить эксперименты по сжатию z-uшlчгL и включающая в себя конденсаторную батарею энергоемкостью 1,2 МДж, генератор импульсов запуска, систему зарядки, систему продува разрядников, схему запуска, вакуумной систему, разрядную камеру с системами напуска и предионизации газовой оболочки и инжекции плазменного лайнера.

2. При испытаниях конденсаторной батареи, моделирующих разряд г-пинча при индуктивности камеры 55 нГ (с электродами, закороченными по диаметру 20 см), при рабочем напряжении 40 кВ, амплитуда разрядного тока составила 5,7 МА при логарифмическом декременте 0,5.

Рис. 48. Фотография конденсаторной батареи.

Рис. 49. Электрическая схема конденсаторной батареи.

Рис. 50. Генератор импульсов запуска.

1 - кабели нагрузки, 2 - разрядник, 3 - трансформаторное масло, 4 — вода, 5-корпус, 6 - внутренний электрод, 7-изолятор.

Рис. 51. Электрическая схема генератора импульсов запуска.

С0 - накопительный конденсатор, Р\ - управляемый разрядник, Р2 - разрядник-обостритель, Сфл - емкость формирующей линии, Яв - сопротивление воды, рн - волновое сопротивление нагрузки. и^МАЛААДАААА/

Рис. 52. Осциллограмма выходного импульса. Метки 100 МГц.

10 см м-м

Рис. 53. Газоразрядная камера.

1 - электроды, 2 - инжектор, 3 - клапан, 4 - каналы напуска газа и плазмы, 5 — градиентные кольца, 6 -изолятор, 7 - металлические экраны, 8 - вода' Р - резиновая диафрагма, 10 - стяжка, 11 - опорный изолятор,' 12 - подводящие кабели. 6 5 4 3

2 1

10 см

Рис. 54. Конструкция клапана.

1 - кольцевая пластина, 2 - уплотнения, 3 - фланец камеры, 4 — канал напуска газа, 5 - корпус катушки, 6 - электромагнитная катушка, 7 - отверстия предварительного напуска газа, 8 - крышка, 9 - сильфон, 10 — стержень. и и

10 см м-н

Рис. 55. Инжектор плазмы.

1 - поджигающий электрод, 2 - электроды инжектора, 3 - диэлектрическая вставка, 4 - канал напуска плазмы, 5 - фланец камеры. и-—и

Рис. 56. Фланец искровой системы предионизации.

1 - поджигающий электрод, 2 - фланец камеры. с

ЧН с

Рис. 57. Схема цилиндрического инжектора плазмы.

1 - катод, 2 - анод, 3 - диэлектрическая вставка, 4 - поджигающий электрод, 5 - изолятор.

Рис. 58. СФР-грамма разряда в цилиндрическом инжекторе плазмы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сформулируем кратко основные выводы данной работы.

1. Проведено исследование двух вариантов сильноточного нецилиндрического разряда с профилированием плотности плазмы по радиусу: с искусственным профилированием посредством импульсного напуска газа в разрядный промежуток и с самопрофилированием (за счет двумерности сжатия оболочки). Проверено, что оба варианта успешно работают в исследованном диапазоне энергий накопителей. При этом вариант с самопрофилированием является существенно более простым в реализации, но при увеличении энергии источника питания свыше 1-3 МДж предпочтительной может оказаться схема с импульсным напуском газа в разрядный промежуток за счет надежной защиты изолятора от излучения пинча, возможности работы с высоким начальным давлением газа и лучшего согласования разрядной камеры с накопителем энергии.

2. Для проведения экспериментов по сжатию плазмы z-пинча с импульсным напуском разработана и создана экспериментальная аппаратура, включающая в себя разрядную камеру, импульсный электродинамический клапан, инжектор плазмы эрозионного типа, систему синхронизации и диагностики, сильноточный (300 кА, 40 кВ) управляемый трехэлектродный разрядник, конденсаторную батарею энергоемкостью 80 кДж, рабочим напряжением 40 кВ, и максимальной амплитудой тока 2 МА.

3. Создана и экспериментально опробована новая система предионизации, основанная на инжекции плазменного лайнера на периферию газовой оболочки. Экспериментально показано преимущество данной схемы по сравнению с газовым напуском. Предварительная ионизация газа посредством инжекции плазмы приводит к формированию однородной токовой оболочки, что существенно повышает стабильность разрядов.

4. Показано, что профилирование начальной плотности газа посредством импульсного напуска позволяет получить плазму с высокими параметрами, о чем свидетельствует относительно высокий нейтронный выход (3'109 н/имп. при I = 700 кА), соответствующий скейлингу У ~ I4.

5. Разработан и изготовлен диагностический комплекс для исследования динамики плазменной оболочки в оптическом диапазоне излучения с высоким пространственным 1 мм) и временным 10 не) разрешением.

6. Впервые для плазменного фокуса с плоской геометрией электродов и энергией конденсаторной батареи ~ 1 МДж проведены исследования динамики токово-плазменной оболочки при разрядах в тяжелых сильноизлучающих газах в конечной стадии сжатия посредством высокоскоростного фотографирования. Показано, что при увеличении энергозапаса источника питания сохраняются основные параметры оболочки (высота, скорость, образование кумулятивной струи).

7. Обнаружено, что первоначальная закрученность токовых волокон, оказывает стабилизирующее воздействие на образование перетяжки, но в дальнейшем приводит к развитию неустойчивости с модой т = 1. Показано, что динамикой плазменной оболочки, ее формой определяются характеристики пинча в конечной стадии.

8. По результатам проведенных исследований создана и испытана экспериментальная установка (разрядная камера, схема синхронизации, конденсаторная батарея энергоемкостью 1,2 МДж), позволяющая проводить эксперименты по сжатию плазмы г-пинча с импульсным напуском при напряжении 40 кВ и токе 5 МА.

В заключение выражаю искреннюю признательность: В.В. Пруту и

Н.В. Филиппову за научное руководство, помощь в работе и обсуждение результатов, В.В. Матвееву, С.А. Шибаеву, В.И. Краузу, Т.И. Филипповой за ценные и плодотворные дискуссии, В.В. Мялтону за помощь в проведении экспериментов на установке ПФ-3 и обсуждение результатов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Мокеев, Александр Николаевич, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. И.В. Курчатов. О возможности создания термоядерных реакций в газовом разряде. - Атомная энергия, 1956, №3, с. 65-75.

2. Л.А. Арцимович, A.M. Андрианов, O.A. Базилевская, Ю.Г. Прохоров, Н.В. Филиппов. Исследование импульсных разрядов с большой силой тока. - Атомная энергия, 1956, т. 3, с. 76-80.

3. Л.А. Арцимович, A.M. Андрианов, Е.И. Доброхотов, С.Ю. Лукьянов, И.М. Подгорный, В.И. Синицын, Н.В. Филиппов. Жесткое излучение импульсных разрядов. - Атомная энергия, 1956, т. 3, с. 84-87.

4. A.M. Андрианов, O.A. Базилевская, Ю.Г. Прохоров. Исследование импульсных разрядов в газах при силе тока 500 кА. - В сб. «Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций», т. 2, М., Изд-во АН СССР, 1958, с. 185-211.

5. ' A.M. Андрианов, O.A. Базилевская, Ю.Г. Прохоров. Исследование

импульсного разряда в дейтерии при скоростях нарастания тока до 1012 А/сек и напряжениях до 120 кВ. - В сб. «Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций», т. 4, М., Изд-во АН СССР, 1958, с. 182-200.

6. О. Андерсон, У. Бейкер, С. Коулгейт, Дж. Айз, Р. Пайл. Образование нейтронов в цилиндрических разрядных трубках, наполненных дейтерием. - В сб. "Проблемы современной физики", т. 1, М., Изд-во иностранной литературы, 1958, с. 116-140.

7. С.И. Брагинский. Поведение полностью ионизованной плазмы в сильном магнитном поле. - ЖЭТФ, 1957, т. 33, с. 645-653.

8. Д.П. Петров, Н.В. Филиппов, Т.И. Филиппова, В.А. Храбров. Мощный

и V» —«

импульсный газовый разряд в камерах с проводящими стенками. - В сб. «Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций», т. 42, М., Изд-во АН СССР, 1958, с. 170-181.

9. Н.В. Филиппов, Т.И. Филиппова, В.П. Виноградов. Плотная высокотемпературная плазма в области нецилиндрической кумуляции z-пинча. - Nuclear Fusion, 1992, Suppl., Part 2, p. 577-587.

10. Н.В. Филиппов. Обзор экспериментальных работ, выполненных в ИАЭ им. И.В.Курчатова, по исследованию плазменного фокуса. -Физика плазмы, 1983, т. 9, № 1, с. 25-44.

11. J.W. Mather. Formation of a high-density deuterium plasma focus in a coaxial gun device. - Bull. Am. Phys. Soc., 1964, Ser. II, v. 9, № 3, p. 339.

12. J.W. Mather. Formation of a high-density deuterium plasma focus. - Phys. Fluids., 1965, v. 8, № 2, p. 366-371.

13. B.A. Бурцев, В.А. Грибков, Т.И. Филиппова. Высокотемпературные пинчевые образования. - В сб. Итоги науки и техники, физика плазмы, под ред. В.Д. Шафранова, т. 2, М., 1981, с. 81-137.

14. Н.В. Филиппов, В.И. Агафонов, И.Ф. Беляева, В.В. Вихрев, В.А. Грибков, Л.Г. Голубчиков, В.Ф. Дьяченко, B.C. Имшенник, В.Д. Иванов, О.Н. Крохин, М.П. Моисеева, Г.В. Склизков, Т.И. Филиппова. Экспериментальное и теоретическое исследование пинчевого разряда типа «плазменный фокус». - Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, (Proc. 4th Int. Conf., Madison, 1971), IAEA Vienna, v. 1, p. 573-599.

15. J.P. Rager. The Plasma Focus. - Com. Naz. Energ. Nucl. Cent., № 19, p. 40, Frascati (Pap), 1981.

16. A. Bernard. Plasma Focus. - Puis. High Beta Plasmas. (Pros. 3rd Top. Conf., Abingdon, 1975), Oxford, 1976, p. 69-86.

17. Ч. Мэзонье. Плазменный фокус и термоядерный синтез. - ПМТФ, 1975, №4.

18. В.А. Грибков, А.В. Дубровский, А.И. Исаков и др. Динамика плазмы «плазменного фокуса» и исследование влияния на нее мощного

лазерного излучения. - Труды ФИАН СССР, Нейтронно-физические исследования, 1980, т. 122, с. 32-61.

19. С. Maisonnier, J.P. Rager, G. Gourlan et al. Preliminary Results of the 1 MJ Plasma Focus Experiment. - Plasma Phys. and Contr. Nucl. Fusion Res., (Proc. 6th Int. Conf., Berchtesgaden, 1976), Vienna, 1977, v. 3, p. 447-453.

20. V.I. Kraus, R.S. Salukvadze, E.Yu. Khautiev. Plasma Focus Studies at Energies up 250 kJ. - 10th Europ. Conf. on Contr.Fusion and Plasma Phys. (Moscow, 1981), Moscow, 1982, v. 2, D24, p. 147.

21. C.B. Трусило, Б.Я. Гутовский, Н.Г. Макеев, В.А. Цукерман. Определение области генерации нейтронов в камерах с плазменным фокусом. - Письма в ЖЭТФ, 1981, т. 33, вып.З, с. 148-151.

22. М.А. Леонтович, С.М. Осовец. О механизме сжатия тока при быстром и мощном газовом разряде. - Атомная энергия, 1956, т. 3, с. 81-83.

23. D.E. Potter. Numeric studies of plasma focus. - Physics of Fluids, 1971, v. 14,p. 1911.

24. J.W. Shearer. Contraction of z-pinches actuated by radiation losses. - Phys. Fluids, 1976, v. 19, № 9, p. 1426.

25. В.Ф. Дьяченко, B.C. Имшенник. К магнитогидродинамической теории пинч-эффекта в высокотемпературной плазме. - В сб. «Вопросы теории плазмы» под ред. М.А. Леонтовича, вып. 5, М., Атомиздат, 1967, с. 394-438.

26. В.Ф. Дьяченко, B.C. Имшенник. Двумерная магнитогидродинамическая модель плазменного фокуса z-пинча. - В сб. «Вопросы теории плазмы» под ред. М.А. Леонтовича, вып.8, М., Атомиздат, 1974, с. 164.

27. B.C. Имшенник, Н.А. Боброва. Динамика столкновительной плазмы, М., Энергоатомиздат, 1997.

28. Б.А. Трубников. Ускорение частиц и рождение нейтронов в перетяжках плазменных пинчей. -Физика плазмы, 1986, т. 12, вып. 4, с. 468-488.

29. В.В. Вихрев, С.И. Брагинский. Динамика z-пинча. - В сб. «Вопросы теории плазмы» под ред. М.А. Леонтовича, вып. 10, М., Атомиздат, 1980, с. 243-318.

30. В.В. Вихрев. Образование и динамика высокотемпературной плазмы в z-пинчах: Дис. докт. физ.-мат. наук. - М., 1995.

31. L. Michel., К.Н. Schonbach, Н. Fisher. Neutron emission from a small 1 kJ plasma focus. - Appl. Phys. Lett., 1974, v. 24, № 2, p. 57-59.

32. V.S. Imshennik, N.V. Filippov, T.I. Filippova. Similarity theory and increased neutron yield in a plasma focus. - Nuclear Fusion, 1973, v. 13, p. 929-934.

33. H. Sahlin, G. McFarland, R. Barlett, R. Gullickeon. The plasma focus as a pulsed power source. - Preprint UCRL-77456, Lawrence Livermore Laboratory, 1975.

34. В.В. Вихрев. Простая модель развития плазменного фокуса. - Физика плазмы, 1977, т. 3, с. 981-986.

35. В.А. Грибков, Н.В. Филиппов. История развития и последние достижения в исследованиях по плазменному фокусу. - Препринт ФИАН № 94, М, 1979.

36. О.А. Bazilevskaya, A.M. Andrianov, V.F. Demichev et al. - Proc. of 5th Conf. on Ionization Phenomenon in Gases (Munich, 1961), Amsterdam, North-Holland Publ. Co., 1962, v. 2, p. 2213.

37. A.I. Zemskov, V.V. Matveev, V.V. Prut, A.M. Udalov. A short z-pinch. -Tenth European Conf. on Contr. Fusion and Plasma Physics., Moscow, 1981, v. 1, D-8.

38. J. Shiloh, A. Fisher, N. Rostoker. Z pinch of a gas jet. - Phys. Rev. Lett., 1978, v. 40, №8, p. 515—518.

39. J. Bailey, У. Ettinger, A. Fisher, N. Rostoker. Gas-puff z pinches with D2 and D2- Ar mixtures. - Appl. Phys. Lett., 1982, v. 40, № 6, p. 460-462.

40. D. R. Kania, L.A. Jones. Observation of an electron beam in a annular gas-puff z-pinch plasma device. - Phys. Rev. Lett., 1984, v. 53, № 2, p. 166-169.

41. С.Г. Алиханов, В.Я. Васильев, Э.М. Кононов и др. Образование микропинчей в сильноточном линейном z-пинче с импульсным напуском газа. - Физика плазмы, 1984, т. 10, № 10, с. 1051—1057.

42. С. Stallings, К. Childers, I. Roth, R. Schneider. Imploding argon plasma experiments. - Appl. Phys. Lett., 1979, v. 35, № 7, p. 524-526.

43. А.Б. Батюнин, A.H. Булатов, В.Д. Вихарев, Г.С. Волков, В.И. Зайцев, С.В. Захаров, С.А. Комаров, C.JI. Недосеев, Л.Б. Никандров, Г.М. Олейник, В.П. Смирнов, С.В. Трофимов, Е.Г. Утюгов, М.В. Федулов, И.Н. Фролов, В.Я. Царфин. Исследование сверхбыстрого дейтериевого z-пинча на установке Ангара-5-1. - Препринт ИАЭ № 4900/7, М., 1989.

44. F.S. Felber, М.М. Malley, F.J. Wessel et al. Compression of ultrahigh magnetic fields in a gas-puff z-pinch. - Phys. Fluids., 1988, v. 31, № 7, p. 2053-2056.

45. В.П. Смирнов. Получение сильноточных пучков электронов (Обзор). -ПТЭ, 1977, вып. 2, с. 7-13.

46. М.В. Бабыкин. Электронный термоядерный синтез. - ВИНИТИ Итоги науки и техники, сер. Физика плазмы, М., 1981, т. 1, ч. 2, с. 5-79.

47. Л.И. Рудаков, М.В. Бабыкин, А.В. Гордеев и др. Генерация н фокусировка сильноточных релятивистских электронных пучков. М., Энергоатомиздат, 1990, 280 с.

48. А.И. Земсков, В.В. Матвеев, В.В. Прут, A.M. Удалов. О согласовании параметров плазменной оболочки и электротехнической цепи в z-пинче. - Препринт ИАЭ, 3526/7, М., 1982, 17 с.

49. М.В. Бабыкин, А.И. Жужунашвили, С.С. Соболев, В. В. Старых. Долговечные малоиндуктивные разрядники с непрерывным протоком газа. - ПТЭ, 1974, № 2, с. 105-107.

50. А.И. Павловский, А.И. Герасимов, В.А. Тананакин, Д.И. Зенков, А.П. Клементьев, B.C. Босамыкин. Многоканальный разрядник на 50 кВ с наносекундной точностью включения. - ПТЭ, 1970, № 2, с. 122-124.

51. В.Г. Безуглов, Р.К. Борисов, И.В. Галахов и др. Управляемый разрядник для модуля емкостного накопителя. - ПТЭ, 1981, № 6, с. 105-107.

52. А.И. Земсков, А.Н. Мокеев, В.В. Прут. Трехэлектродный разрядник под давлением. - ПТЭ, 1984, №1, с. 133-135.

53. A.M. Андрианов, А.И. Земсков, В.В. Прут, В.А. Храбров. Импульсные разряды в диэлектрических камерах. - ЖТФ, 1969, т. 39, в. 3, с. 433-437.

54. И.С. Шпигель. Быстродействующий электродинамический вакуумный клапан. - ПТЭ, 1959, № 1, с. 151.

55. Д. Ветстоун. Быстродействующий газовый клапан. - ПНИ, 1961, № 11, с. 45-47.

56. R.S. Lowder, F.C. Hoh. Fast gas valve for plasma research. - RSI, 1962, v. 33, № 11, p. 1236-1238.

57. D.H. Birdsall, D.E. Ping. Bakeable, pulsed gas valve for plasma physics experiments. - RSI, 1965, v. 36, № 12, p. 1777-1778.

58. Г.Н. Аретов, В.И. Васильев, Ф.Р. Хамидуллин. Быстродействующий электродинамический инжектор газа высокого давления. - ПТЭ, 1972, № 3, с. 219-222.

59. Б.В. Даутер, Л.Г. Токарев. Быстродействующий кольцевой электродинамический клапан. - ПТЭ, 1975, № 6, с. 185-187.

60. В. Gorowitz, К. Moses, P. Gloersen. Magnetically driven fast-acting valve for gas injection into high vacua. - Rev. Sci. Instr., 1960, v. 31, № 2, p. 146-148.

61. Т.П. Гавриленко, Ю.А. Николаев. Пьезодатчик давления. - Физика горения и взрыва, 1982, т. 8, № 3, с. 127-129.

62. В.А. Годонюк, Б.В. Журавлев, И.П. Шедько. Широкополосный пьезоэлектрический датчик давления. - ПТЭ, 1984, № 5, с. 214-215.

63. Т.В. Лойко, С.Л. Эльяш, Н.И. Калиновская. Регистрация импульсов высокого напряжения с субнаносекундным разрешением. - ПТЭ, 1981, № 2, с. 98-99.

64. В.В. Вихрев, В.В. Иванов, В.В. Прут. Динамика z-пинча с учетом потерь энергии на излучение. - Физика плазмы, 1986, т. 12, вып. 3, с. 328-337.

65. В.В. Вихрев, В.М. Коржавин. Влияние аномальной проводимости на динамику плазменного фокуса. - Физика плазмы, 1978, т. 4., с. 735-738.

66. Ю.В. Мартыненко, Ю.Н. Явлинский. Электронный ферми-газ металла при произвольной температуре. - Препринт ИАЭ, 3767/7, М., 1983.

67. А.Н. Мокеев, В.В. Прут. О нейтронном излучении z-пинча. - ЖТФ, 1991, т. 61, №6, с. 17-24.

68. N.V. Filippov, T.I. Filippova, I.V. Khutoretskaia, V.V. Mialton, V.P. Vinogradov. Megajoule scale plasma focus as efficient X-ray source. -Physics Letters A, 1996, № 211, p. 168-171.

69. В.И. Крауз. Экспериментальное исследование структур в плазмофокусных разрядах: Дис. канд. физ.-мат. наук. - Сухуми, 1988.

70. С.И. Брагинский, В.В. Вихрев. Формирование токовой оболочки в мощном импульсном разряде. - Препринт ИАЭ-2442, М., 1974.

71. С.И. Брагинский, А.Б. Мигдал. Процессы в плазменном столбе при быстром нарастании тока. - В сб. «Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций», т. 2, М., Изд-во АН СССР, 1958, с. 20-25.

72. H.A. Капцов. Электрические явления в газах. - М., ОГИЗ, 1947, с. 192193.

73. В.Л. Грановский. Электрический ток в газе. Установившийся ток. - М., Наука, 1971, с. 76.

74. А.И. Морозов, А.П. Шубин. К теории электромагнитных процессов при наличии эффекта Холла. - ЖЭТФ, 1964, № 46, с. 710.

75. N. Rostoker, G.G. Peterson, Н. Tahsiri. Spin control of the Rayleigh-Taylor instability in a high density pinch. - Comments Plasma Phys. Controlled Fusion, 1995, v. 16, № 3, p. 129-140.

76. B.B. Вихрев, B.B. Иванов, K.H. Кошелев. Динамика плазмы в микропинче. - Препринт ИАЭ-3359/6, М., 1982.

77. V.D. Ivanov, V.A. Kochetov, М.Р. Moiseeva et al. Experimental studies on plasma focus. - 8th Int. Conf. on Plasma Phys. and Contr. Nucl. Fusion Res., Brussels, 1980, - IAEA, Vienna, 1981, v. 2, p. 161-176.

78. A.H. Мокеев, B.B. Прут. Z-пинч с импульсным напуском газа. - ПТЭ, 1986, №6, с. 153-156.

79. В.В. Матвеев, В.В. Прут, П.А. Суслов, С.А. Шибаев. Многоканальный генератор высоковольтных наносекундных импульсов. - ПТЭ, 1982, № 3, с. 90-91.

80. А.Г. Русских. Процесс формирования токового слоя в аргоновом лайнере и его влияние на динамику имплозии: Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. - Томск, 1998.