Введение к работе
Актуальность проблемы. Исследование оптических свойств плазмы тяяелых металлов представляет большой интерес, в первую очередь, с точки зрения создания мощных энергетических и двигательных установок (например, при создании газофазного ядерного реактора. Удобным оказывается и способ получения плотной плазмы в значительных объемах источником которой является капиллярный разряд с испаряющейся стенкой: (КРИС), известный как источник Подмошенско-го. КРИС позволяет получать плазму внутри канала с концентрацией электронов от ІСг'до ICr см , температурой Т (20 + 50) кК и давлением до ЮОМПа (характерные длины капилляров 5 * 30 мм).
Интерес к сильноточным излучающим разрядам весьма разновелик:
физика неравновесной плотной плазмы,
особенности физических условий, реализуемых в такой плазме, когда ее энергетика, динамика и устойчивость определяется процессами радиационного.переноса шюргии,
возможности сильноточного разряда в качестве источника света высокой интенсивности как в видимом диапазоне, так и в ВУФ-области,
использование истолавдой из капилляра струи как активной среды.
Изучение поречислошпсс вопросов лежит основе фунда- -
МПІІТ/Ш.ІШЛ ПОМИТИЙ ІЇІДИ.'ІЦІЮІІІІОІІ ІІЛИ'.ІМОДШІІІМНКІІ,
Цельюработы являлось исследование плазмы тяжелых металлов - уране; и иттрия:
-
Получение плотной плазмы металла.
-
Измерение проводимости плотной плазми тяжелого металла.
-
Исследование ионизационного состава плотной плазмы.
-
Измерение концентрации электронов в плотной плазме.
-
Измерение спектрального коэффициента поглощения плотной плазмы тяжелого металла.
Новизна работы заключается в использовании в качестве "рабочих" веществ плазмы тяжелых металлов окиси иттрия и урана, учете смекной структуры плазменного объекта и отказ от модели ЛТР в результате исследований.
Модификация электродов (капиллярный разряд с испаряющим электродом) позволяла изучать оптические свойства плазмы металлов в сочетании с плазмой "рабочего вещества" стенки канала, когда плазма металла но сохраняло капельных фракций.
Получены новые сведения о концентрации электронов и ионизационном составе плазмы эрозийной струи сильноточного разряда. С помощью лазерной просветки измерен коэффициент поглощения урдноиой плазмы.
Научно-практическое значонио работы. Данная работа позволяет оценить достоверность расчета спектральных коэффициентов поглощения и проводимости плазмы тяжелых металлов. Выводи, сделанные в настоящей работе, говорят о необходимости расчета ионизационного состава плотной плазмы в рамках плазмо-химической кинетики. Результаты могут быть использованы при создании мощных энергетических установок.
На защиту выносятся следующие положения;
-
С помощью модернизации КЕ'С, а именно изменения конструкции одного из электродов (капиллярный разряд с испаряющимся электродом, КРИЗ) получена плотная плазма тя -келих металлов. Впервые измерена -проводимость плазмы одного из самых тяжелых элементов - U . Сравнение полученных результатов с имеющимися экспериментами по более легким элементам ( С*, Хе ) дает близкие значения, лежащие ниже "спитцеровских" значений.
-
В результате спектральных исследований плотной плазмы У^з обнаружено несоответствие ее ионизационного состава расчетному, выполненному в модели ЛТР, когда состав плазмы обусловлен вторым ионои У++ (степень ионизации о^~ 1.5+ 2). Экспериментально показано, что линейчатый спектр второго иона У4"1" практически отсутствует (степень ионизации ^=1), отсутствует также и линейчатый спектр атома
-є-
кислорода. В спектрах струи и приторцевой области канала в горячей плотной плазме обнаружены молекулярные полосы УО (Х2+— А%, . ; ^Х= 6137.09; А = 5980.0І В спектрах смеси урана и керамики линейчатый спектр атома кислорода как в поглощении, так и в излучении не наблюдался, степень ионизации ot-I.
3.. Спектроскопическими методами измерена концентрация электронов в плотной плазме У 363 и U . Она оказалась на порядок ниже расчетной г&- , выполненной в модели ЛТР для тех ке температур и давлений.
-
Измерена яркостная температура плотной плазмы Отмечаются ее корреляция со споктралышм коэффициентом поглощения в видимой части спектра. Оценона истинная температура, которая составляет в центре капилляра Т=45кК. Струя опружопл холодніш олоом о Т-Т0кК(при токо рппрлдп 3.2 кЛ и'диаметром 2.75 мм).
-
С помощью лазерной просветки измерен спектральный коэффициент поглощения 32>) для Л= 6943 2, который находится в удовлетворительном согласии с расчетом. При этом учитывался профиль температуры и оценено давление на срезе по геометрии скачка уплотнения.
Апробация результатов. Материалы диссертации докладывались на научно-координационной сессии "Исследование неидеальной плазмы" ИВГ РАН, 1993 г.; на НЕвропейской конференции по физике ионизованных газов, Лиссабон,1988г на 1ом и ПмВсесоюзных симпозиумах по радиационной пла-змодинамике 1989, 1991 гг; на УІ конференции по физике газового разряда, Казань 1992 г.; на П Межреспублика-
-7>
некой конференции "Оптические методи исследования потоков" Новосибирск 1993 г., на XIX Международной конференции но иопизоюппим газам, ."олгрод 1909 г., на УІ1 Конференции по фиаико газового разряда, Самара 1994 г., на III Можгооуллрстпоішом симпозиуме по рллишіиошюй плазмо-динамике, Москва, 1994 г., на Конфереіщии "Физика и техника плазмы", Минск, 1994 г.
Основішо результати работы изложены в двух статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения. Полный объем составляет 13^ страниц, включая 58 рисунков, 18 таблиц и список литературы, насчитывающий 88 наименований. П. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ