Физика плазмы

ISSN (print): 0367-2921

Свидетельство о регистрации СМИ: № 0110354 от 02.03.1993

Учредитель: ФИЦ "Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН", Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", Российская академия наук

Главный редактор: Смирнов Валентин Пантелеймонович

Число выпусков в год: 12

ИндексацияРИНЦ, перечень ВАК, Ядро РИНЦ, RSCI, CrossRef, Белый список (3 уровень)

Тематика публикуемых материалов: высокотемпературная физика плазмы, связанная с проблемами контролируемого синтеза ядер, основанного на магнитной и инерциальной локализации, физика космической плазмы, в том числе магнитосферной плазмы, солнечной и звездной плазмы, физика плазмы газовых разрядов и плазмы, генерируемой лазерными лучами и пучками частиц.

Публикуются тематические обзоры и труды конференций.

Журнал основан в 1975 году.

Текущий выпуск

Том 51, № 1 (2025)

Обложка

Весь выпуск

ТОКАМАКИ

ПРОЕКТ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ ТОМСОНОВСКОГО РАССЕЯНИЯ ДЛЯ ТОКАМАКА Т-15МД
Панфилов Д.С., Асадулин Г.М., Бельбас И.С., Горшков А.В.
Аннотация
Для измерения параметров электронной компоненты плазмы токамака Т-15МД готовится комплекс диагностик томсоновского рассеяния, позволяющий проводить исследования различных зон плазменного шнура. Данная работа посвящена разработке системы томсоновского рассеяния Т-15МД с вертикальным зондированием, которая дает информацию о параметрах плазмы вдоль вертикального диаметра плазменного шнура. Зондирование плазмы производится Nd:YAG-лазером с многопроходной системой ввода лазерного излучения в камеру токамака. Лазер работает на второй гармонике λ = 532 нм. Сбор рассеянного излучения осуществляется одним широкоугольным объективом. В систему регистрации свет передается оптоволоконным коллектором, состоящим из 159 оптоволоконных сборок размером 2 × 1 мм. Система регистрации состоит из трех узлов, каждый из которых включает в себя систему согласующей оптики и полихроматор с детектором. Регистрация спектра рассеяния осуществляется при помощи ЭОПа и CMOS-камеры. Для достижения высокого коэффициента пропускания света оптической системы диагностики был проведен детальный расчет параметров и конструкции каждого оптического узла: собирающего объектива, системы согласующей оптики и полихроматора. В сравнении с диагностикой томсоновского рассеяния Т-10 значительно улучшен коэффициент пропускания системы за счет тщательного подбора оптических материалов, а также новой конструкции системы согласующей оптики, состоящей в основном из зеркал. При помощи синтетической диагностики проведена оценка точности измерения температуры и плотности электронов. В качестве фона плазмы используются спектры плазмы из области лимитера Т-15МД. Система диагностики томсоновского рассеяния в плазме токамака Т-15МД с вертикальным зондированием позволит измерять электронную температуру с ошибкой менее 10% в диапазоне от 80 эВ до 6 кэВ при плотности электронов более 6 × 1018 м−3 в центральной области плазмы. На периферии ошибка <10% для диапазона 𝑇𝑒 от 100 эВ до 2 кэВ при 𝑛𝑒 > 1 × 1019 м−3. Пространственное разрешение диагностики составит ∼11 мм для центра плазменного шнура и ∼22 мм для периферийной области плазмы.
Физика плазмы. 2025;51(1):5-16
pages 5-16 views
РАВНОВЕСИЯ ПЛАЗМЫ C ВНУТРЕННЕЙ СЕПАРАТРИСОЙ
Готт Ю.В.
Аннотация
Рассмотрены некоторые равновесия плазмы с внутренними (токовой и магнитной) сепаратрисами в токамаке. Проведено сравнение расчетных и имеющихся экспериментальных данных для таких равновесий. Показано, что при малом изменении величины внутренней индуктивности плазмы в токамаке возможно качественное изменение равновесной плазменной конфигурации. Отмечено, что для некоторых типов потоковых функций в уравнении Грэда–Шафранова равновесное решение возможно только в том случае, когда плотность плазмы на ее границе не равна нулю. Установлено, что образование естественного полоидального дивертора определяется не только величиной β𝑝, но и видом потоковых функций уравнения Грэда–Шафранова. Показана возможность существования равновесных конфигураций плазмы с магнитным осями, расположенными одна над другой и возможность существования равновесных плазменных систем со многими магнитными осями.
Физика плазмы. 2025;51(1):17-24
pages 17-24 views

ДИНАМИКА ПЛАЗМЫ

ТЕНДЕНЦИИ И ДОСТИЖЕНИЯ В ИССЛЕДОВАНИЯХ 𝑝–11B-СИНТЕЗА (ОБЗОР)
Вовкивский Е.Г., Чирков А.Ю.
Аннотация
Возможное использование безнейтронной реакции 𝑝–11B представляет потенциальный интерес с точки зрения получения чистой энергии. Рассмотрены современные исследования для различных схем реализации данной реакции, представлены оценки предельного усиления энергии в плазме при различных параметрах систем. Обсуждаются возможности увеличения скорости реакции по сравнению с максвелловской плазмой. Проанализировано влияние накопления альфа-частиц и возможные пути его снижения.
Физика плазмы. 2025;51(1):25-41
pages 25-41 views

ДИАГНОСТИКА ПЛАЗМЫ

ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА СПЕКТРЫ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В ПЛАЗМЕ 𝑬×𝑩-РАЗРЯДА
Строкин Н.А., Ригин А.В.
Аннотация
Одновременные измерения амплитудно-частотных характеристик колебаний на частотах 20 кГц – 30 МГц производной разрядного тока и ионного тока в плазме самостоятельного 𝐸×𝐵-разряда в ускорителе с анодным слоем — в условиях сильного неоднородного магнитного поля (на катоде радиальная составляющая до 𝐵𝑟𝐾 = 4200 Гс; на аноде до 𝐵𝑟𝐴 = 1010 Гс) выявили как одинаковые, так и отличающиеся свойства колебаний производной разрядного и ионного токов. Общими чертами являются дискретный спектр и, в основном, кластерный характер колебаний. Обнаружены пороговые значения магнитного поля 𝐵𝑟𝐴 = 660–720 Гс, при которых происходит быстрый рост частоты колебаний, имеющих максимальную амплитуду, до 𝑓max ∼ 4.5 МГц. В это же время в области частот не более 1 МГц происходят броски выделенных пиков амплитудно-частотной характеристики от десятков кГц к сотням кГц. Отличиями амплитудно-частотных характеристик колебаний разрядного тока и тока ионов являются и меньшие ∼ в 5 раз частоты колебаний, имеющих максимальную амплитуду, разрядного тока по отношению к току ионов при 205 ⩽ 𝐵𝑟𝐴 ⩽ 660 Гс, резкий спад 𝑓max для АЧХ разрядного тока, но резкий рост 𝑓max для АХЧ-тока ионов, когда 𝐵𝑟𝐴 становится больше 820 Гс. Результаты измерения характеристик анализируются совместно с измеренными в тех же режимах разряда спектрами излучения плазмы в диапазоне длин волн 200–1100 нм и распределениями ионов по энергии в диапазоне 50–1200 эВ. Обсуждаются возможные причины генерации колебаний разрядного и ионного токов при возбуждении в плазме 𝐸×𝐵-разряда модифицированной двухпотоковой и электронно-циклотронной дрейфовой неустойчивостей для частот 𝑓 ⩽ 1 МГц. Влияние на ионы анализируется со стороны аксиальной неустойчивости потока незамагниченных ионов при более высоких частотах.
Физика плазмы. 2025;51(1):42-53
pages 42-53 views
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВХОДНОЙ ИОНИЗАЦИОННОЙ КАМЕРЫ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО КВАЗИСТАЦИОНАРНОГО СИЛЬНОТОЧНОГО ПЛАЗМЕННОГО УСКОРИТЕЛЯ
Чернышев В.С., Гуторов К.М., Подковыров В.Л., Мамонов А.А.
Аннотация
В АО “ГНЦ РФ ТРИНИТИ” в рамках федерального проекта “Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий” ведутся работы по созданию прототипа плазменного ракетного двигателя на основе двухступенчатого квазистационарного сильноточного плазменного ускорителя с разделением процессов предварительной ионизации рабочего тела и окончательного формирования высокоскоростного потока. Определены разрядные характеристики входной ионизационной камеры при использовании водорода и гелия в качестве рабочего газа в актуальной области расхода 1.5–3 мг за импульс, на основе которых установлены рекомендуемые значения удельного энерговклада в диапазоне 2.2–2.6 кДж/мг для H2 и 1.2–1.6 кДж/мг для He. Оценка температуры плазмы для водорода на уровне 0.8 эВ согласуется с измеренной скоростью плазменного потока 16 ± 3 км/с. Коэффициент преобразования вложенной электрической энергии в энергию плазменного потока составил 65% во всем исследованном диапазоне. Полученные результаты позволяют прогнозировать электроразрядные характеристики, потребности в охлаждении и скорость эрозии для первой ступени плазменного ракетного двигателя.
Физика плазмы. 2025;51(1):54-63
pages 54-63 views

УСКОРЕНИЕ ЧАСТИЦ В ПЛАЗМЕ

ФОРМИРОВАНИЕ ЛАЗЕРНОЙ ПРЕПЛАЗМЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ УСКОРЕНИЯ ЧАСТИЦ
Глазырин С.И., Ракитина М.А., Брантов А.В.
Аннотация
Рассматриваются вопросы моделирования разлета мишени под действием наносекундного лазерного импульса с целью характеризации плазменного факела на облучаемой стороне и изучения возможности его использования для эффективного ускорения заряженных частиц мощным коротким лазерным импульсом. Показано, как заложенные в гидродинамических расчетах различные физические модели влияют на результаты моделирования.
Физика плазмы. 2025;51(1):64-77
pages 64-77 views

ЛАЗЕРНАЯ ПЛАЗМА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛАЗЕРНОГО УСКОРЕНИЯ ПРОТОНОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕРХТОНКИХ МИШЕНЕЙ
Бушухин А.А., Сафронов К.В., Горохов С.А., Флегентов В.А., Замураев Д.О., Шамраев А.Л., Ковалёва С.Ф., Фёдоров Н.А., Потапов А.В.
Аннотация
Приведены результаты по лазерному ускорению протонов из алюминиевых мишеней толщиной 6 мкм и сверхтонких алмазоподобных углеродных пленок толщиной 100 нм при их облучении фемтосекундными лазерными импульсами с пиковой интенсивностью до 5 ⋅ 1020 Вт/см2. Показано, что уменьшение толщины мишеней с 6 мкм до 100 нм не приводит к существенному изменению максимальных энергий протонов, однако способствует увеличению углового выхода и коэффициента конверсии лазерной энергии. Данный эффект обусловлен ростом количества протонов в низкоэнергетической части спектров, что отразилось на двукратном росте коэффициента конверсии.
Физика плазмы. 2025;51(1):78-84
pages 78-84 views

НЕЛИНЕЙНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

ИОННЫЕ ФУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПО СКОРОСТЯМ И ПО ЭНЕРГИЯМ, ВОЗМУЩЕННЫЕ ИОННО-ЗВУКОВЫМИ СОЛИТОНАМИ: АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДЛЯ ПРОИЗВОЛЬНЫХ АМПЛИТУД
Трухачев Ф.М., Васильев М.М., Петров О.Ф.
Аннотация
С использованием метода псевдопотенциала Сагдеева выполнен расчет функций распределения фоновых ионов, возмущенных ионно-звуковыми солитонами для случая холодных ионов. Анализировались функции распределения по скоростям и по кинетическим энергиям. Получены явные формулы, справедливые для солитонов произвольной амплитуды. Показано, что солитоны формируют в своей окрестности сильно неравновесную плазму. Проведено сравнение результатов с ранее полученными аналитическими расчетами и результатами моделирования.
Физика плазмы. 2025;51(1):85-91
pages 85-91 views

КОСМИЧЕСКАЯ ПЛАЗМА

НЕЛИНЕЙНЫЕ ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ПЫЛЕВЫЕ ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ В МАГНИТОСФЕРЕ САТУРНА
Извекова Ю.Н., Копнин С.И., Шохрин Д.В., Попель С.И.
Аннотация
Характерной особенностью магнитосферы Сатурна является присутствие электронов двух сортов, подчиняющихся каппа-распределениям, — горячих и холодных. Электроны, ионы магнитосферы и пылевые частицы, которые были обнаружены в рамках миссии Cassini, образуют плазменно-пылевую систему в магнитосфере Сатурна. Рассматриваются нелинейные периодические пылевые звуковые волны произвольной амплитуды, которые могут распространяться в запыленной магнитосфере Сатурна. Полученные результаты важны для интерпретации будущих космических наблюдений.
Физика плазмы. 2025;51(1):92-99
pages 92-99 views

ИОННЫЕ И ПЛАЗМЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ

ГЕНЕРАЦИЯ ПЛАЗМЕННОГО СГУСТКА В МНОГОКАНАЛЬНОМ ИНЖЕКТОРЕ ИМПУЛЬСНОГО ПЛАЗМЕННОГО УСКОРИТЕЛЯ
Завалова В.Е., Козлов А.А., Козлов А.В., Карпушин Ю.В., Полищук В.П., Гусев А.Н., Шурупов М.А.
Аннотация
Представлены экспериментальные исследования процесса формирования плазменного сгустка в инжекторе, являющемся начальным участком ускорителя коаксиального типа. Описаны конструкторские решения, постановка экспериментов и результаты измерений. Конструктивные особенности инжектора — контролируемая подача рабочего газа через электродинамические клапаны, равномерно установленные по окружности внешнего электрода, профилированный внутренний электрод и соленоид, расположенный снаружи инжектора. Система диагностики включала измерение токов и напряжений в разрядной цепи и цепи соленоида; высокоскоростную видеосъемку; измерение параметров плазмы спектральными методами и тройным зондом Ленгмюра. Представлены кадры видеосъемки формирования плазменного сгустка, результаты измерений токов и напряжений, температуры и концентрации электронов; рассматривается влияние внешнего магнитного поля на процессы в инжекторе.
Физика плазмы. 2025;51(1):100-110
pages 100-110 views