Главная
страница 1

XXXIV Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 12 – 16 февраля 2007 г.

Численное моделирование создания релятивистских плазменных сгустков и управлениЯ их движением


В.В. Андреев, Б.М. Кубе, А.М. Умнов

Российский университет дружбы народов, Москва, Россия,
e-mail: aumnov@sci.pfu.edu.ru

В работах [1,2] показана возможность создания в зеркальной магнитной ловушке в условиях электронного циклотронного резонанса (ЭЦР) в нарастающем во времени магнитном поле релятивистской плазмы и релятивистских электронных и плазменных сгустков. В настоящее время релятивистские плазменные сгустки широко используются в различных областях науки и приложениях (генерация рентгеновского и синхротронного излучений, коллективное ускорение ионов).

Целью настоящей работы является трехмерное численное моделирование создания релятивистских электронных и плазменных сгустков, их адиабатического сжатия и управления их движением. Численная модель построена по методу частиц в ячейке [3] c учетом электростатических и магнитных взаимодействий. Разработанная модель позволяет проанализировать основные этапы создания релятивистских электронных сгустков и управления их движением: нагрев холодной плазмы в условиях ЭЦР в нарастающем магнитном поле и вывод электронных сгустков на мишень. Кроме того, на численной модели были изучены условия создания релятивистских плазменных сгустков и повышения их плотности и энергии в результате адиабатического сжатия. Изучен процесс коллективного ускорения ионов генерируемых сгустков.

Численные эксперименты проводились для следующих параметров: напряженность электрического СВЧ поля Е = (0,5 – 3,0) кВ/см (2,45 ГГц, TE111); пробочное отношение R = 1,1; газ – водород, аргон; нарастание магнитного поля во времени в присутствие СВЧ – (5-20) мкс; время адиабатического сжатия – (50-200) мкс; начальная плотность плазмы n = 5109 – 51010 см-3, радиус плазменного цилиндра варьировался от r = 0,5 см до r = 3,0 см.

Результаты численных экспериментов показали, что в результате ЭЦР в нарастающем магнитном поле возможно получение различных физических объектов, параметры которых зависят от параметров эксперимента. Например, в случае небольших (до 1 см) значений начального радиуса плазмы и сравнительно высоких значений напряженности электрического СВЧ поля (2–3 кВ/см) могут быть созданы релятивистские электронные сгустки с общим числом ускоренных частиц до 31010 и энергией W = 0,5 – 3,5 МэВ. В результате высадки таких сгустков на твердотельную мишень в течение короткого времени (4 – 50 нс) возможна генерация импульсного рентгеновского излучения мощностью 5 – 30 МВт с частотой импульсов 50-100 Гц.

В случае больших значениях начального радиуса плазмы (r = 2,0 – 3,0 см), в результате ЭЦР в нарастающем магнитном поле с последующим адиабатическим сжатием возможно создание плотного плазменного диска с энергией электронов W =5 – 8 МэВ и плотностью электронной компоненты n = 51010 – 51011 см-3. Коллективное ускорение протонов полученного релятивистского плазменного сгустка в спадающем в пространстве магнитном поле позволяет получить протоны со средней энергией 5 МэВ на 1 метр длины ускорения.

Проведенные численные эксперименты позволили определить условия генерации релятивистских сгустков электронов и плазменных сгустков с оптимальными параметрами.

Литература.



  1. Andreev V.V., Umnov A.M. Physica Scripta. 1991. V. 43. P.-490 – 494.

  2. Кубе Б.М., Милантьев В.П., Умнов A.M. Прикладная физика. 2005, № 6, P. 84 – 88.

  3. Hockney R.W., Eastwood J.W. Computer Simulation Using Particles, McGraw-Hill Inc., 1981.




Смотрите также:
Численное моделирование создания релятивистских плазменных сгустков и управлениЯ их движением
25.3kb.
1 стр.
Численное моделирование образования наноразмерных структур на поверхности подложек при ионной бомбардировке
35kb.
1 стр.
Численное моделирование и разработка комплекса программ исследования теплообмена и ламинарного течения в регулярных продольнооребренных коридорных структурах
465.83kb.
2 стр.
Численное моделирование колебания магнитного диполя в постоянном во времени магнитном поле. Чуриков Михаил Валерьевич
13.67kb.
1 стр.
Численное моделирование разрушения твердых тел при интенсивном динамическом нагружении
20.34kb.
1 стр.
Краткое содержание этапов исследований в 2007 году Сроки начала и оконча-ния темы Подразделение научного учреждения
16.08kb.
1 стр.
Лабораторная работа 2,3 Моделирование бизнес-процесса планирования и контроля проектов
23.63kb.
1 стр.
Доклад директора мбу
62.46kb.
1 стр.
Управление движением мобильного робота в стесненных условиях
170.83kb.
1 стр.
И. о декана факультета летной эксплуатации и управления воздушным движением
20.19kb.
1 стр.
Численное моделирование механических систем с односторонними ограничениями поступательных и вращательных степеней свободы
84.26kb.
1 стр.
Самосогласованное моделирование высокочастотного создания плазмы в стеллараторе
21.58kb.
1 стр.