Введение к работе
Актуальность темы исследования
Работа посвящена кинетическим моделям излучения атомных систем в разреженной и плотной плазме.
Двумерные (по главным и орбитальным квантовым числам) кинетические модели, разработанные автором, были использованы для расчетов населенностей и интенсивностеи линий в разреженной плазме: для рекомбинационных радиолиний высоковозбужденных атомов в межзвездной среде [1] (для электронных плотностей Ne ~ 103-104 см"3, температур Тй ~ 1эВ и главных квантовых чисел п ~ 102-103), многозарядных ионов примесей в плазме токамака [2] (Ns ~ 10п-10 4 см"3, Ге ~ 102-104 эВ, п ~102), развитая кинетическая модель также может быть использована для расчетов интенсивностеи линий в плазме накопительных колец [3,4] (JVe ~ 107-108 см'3, Те ~10"3 эВ) Проведенные расчеты интенсивностеи линий могут использоваться для диагностики разреженной плазмы в широком диапазоне параметров
В диссертации также развита кинетическая модель для расчета интенсивностеи радиационных потоков в плотной плазме, которая использовалась для расчета интенсивности излучения оболочки плазменного фокуса (#е~10і -1010 см , Те ~ 5 -10 эВ) с целью объяснения экспериментов по испарению мишеней на установке ПФ [5], проводимых в Институте ядерного синтеза РНЦ "Курчатовский институт".
Цель работы
1. Разработка универсальной двумерной квазиклассической кинетической модели радиационно-столкновительного каскада для водородоподобных систем в плазме.
2 Расчеты населенностей высоковозбужденных атомных
состояний водородоподобных систем для различных
внешних источников заселения атомных состояний
Расчет интенсивностей спектральных линий в условиях астрофизической и лабораторной плазмы на основе найденных заселенностей.
Расчеты излучательной способности оболочки и возможность испарения мишеней в плазменном фокусе
Научная новизна работы заключается в следующем:
Развита квазиклассическая 2-мерная (по главным и орбитальным квантовым числам) кинетическая модель радиационно-столкновительного каскада, обобщающая модель Беляева и Будкера на случай квантового радиационного каскада.
Предложен и реализован метод итерационного решения интегро-дифференциального квантового кинетического уравнения, основанный на учете последовательного испускания квантов в радиационном каскаде.
3 Расчеты населенностей атомных состояний при
радиационно-столкновительном каскаде проведены для
различных типов источников заселения состояний
(селективного, фоторекомбинационного и
трехчастичного) и использованы для расчетов
интенсивности спектральных линий ридберговских
атомов
4. Расчеты интенсивности излучения токовой оболочки плазменного фокуса (ПФ) проведены с учетом запирания излучения и неполной черноты спектральных линий для различных рабочих газов (Ne, Ar, D+Xe).
5 Показана возможность испарения частиц пылевых мишеней излучением токовой плазменной оболочки ПФ.
Достоверность и обоснованность результатов
исследований базируется на проведении сравнения
результатов, рассчитанных с помощью разработанных в
диссертации кинетических моделей излучения, с
аналогичными результатами, полученными в рамках других
кинетических моделей Результаты расчетов
интенсивностей радиационных потоков в плазме оболочки ПФ, полученных в рамках разработанной в диссертации кинетической модели излучения плотной плазмы, сравнивались с результатами экспериментов по испарению мишеней на установке ПФ, проводимых в Институте ядерного синтеза РНЦ "Курчатовский институт".
Основные положения, выносимые на защиту:
Разработка и обоснование квазиклассической двумерной (по пи Г) радиационно-столкновительной кинетической модели для населенностей ридберговских состояний.
Новый итерационный (по числу последовательно испускаемых фотонов) метод решения уравнений двумерной (по п и Г) радиационно-столкновительной атомной кинетики.
Основные характеристики населенностей состояний и интенсивностей ридберговских линий для различных типов источников заселения.
Критерии применимости (широко используемой) одномерной (по п) радиационно-столкновительной кинетики, предполагающей термодинамически равновесное распределение по /, вытекающие из двумерной модели.
Обоснование возможности испарения пылевых частиц мишеней излучением оптически плотной токовой оболочкой плазменного фокуса.
Теоретическая и практическая значимость
Результаты расчетов населенностей ридберговских состояний атомов, полученных с помощью квазиклассической двумерной кинетической модели, разработанной в диссертации, могут использоваться для диагностики астрофизической и лабораторной плазмы. Универсальность кинетики ридберговских состояний, обусловленная наличием разработанных аналитических представлений для вероятностей радиационных и столкновительных переходов, позволяет использовать развитую модель в широком диапазоне изменения параметров плазмы.
Кинетическая модель излучения плотной плазмы, разработанная в диссертации, использовалась для расчета излучательной способности оболочки плазменного фокуса и исследования возможности испарения мишеней. Результаты расчетов показали, что радиационные потери плазменной оболочки существенно зависят от сорта рабочего газа, и, следовательно, появляется возможность влиять на фазовое состояние мишени и динамику пинча как подбором рабочего газа, так и выбором материала мишени с требуемыми теплофизическими свойствами.
Полученные в диссертации результаты могут быть рекомендованы для использования в институтах и организациях, занимающихся исследованиями атомных и радиационных процессов в низко- и высокотемпературной плазме, в том числе, в Институте высоких температур РАН, на установках типа плазменный фокус, Физическом институте им П.Н. Лебедева РАН, Московском инженерно-физическом институте, РНЦ "Курчатовский Институт".
Апробация работы:
Похожие диссертации на Кинетические модели излучения разреженной и плотной плазмы
