А.В. Бурдаков. Физика плазмы

Август 10, 2022

Главная
Физика
А.В. Бурдаков. Физика плазмы

Содержание

2. Программа и вопросы 1. Понятие плазмы. Энергетическая единица измерения температуры-эВ. Квазинейтральность. Дебаевская экранировка. Радиус Дебая. Потенциал
3. 3.Релаксация импульса и энергии частиц в плазме. Характерное время потери направленного импульса для холодной и горячей
4. 9. Управляемый термоядерный синтез. Проблемы энергетики. Радиационная опасность. Основы термоядерного синтеза. Энергия связи. Сечения реакций. Критерий
5. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Единица измерения 1 эВ - + U=1В mV2 2 eU= kT eU[Дж] kT[Дж]
6. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Классическая и вырожденная плазма. Классическая и вырожденная плазма. Определения: Плотность: Температура: «Квантовый» масштаб-
7. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Классическая и вырожденная плазма.
8. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Идеальная и неидеальная плазма. Идеальная и неидеальная плазма. Плазменные электроны -это Ферми-газ Идеальная
9. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Дебаевская экранировка На каком масштабе сохраняется квазинейтральность плазмы? Е l Дебаевский радиус
10. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Плазменные колебания Макроскопическое отклонение от квазинейтральности ведет к появлению электрического поля. Для плоского
11. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Уравнение Пуассона Дебаевская экранировка Дебаевская экранировка
12. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Параметр неидеальности
13. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Корональное равновесие
14. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Степень ионизации. Формула Саха
15. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Степень ионизации. Формула Саха
16. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Степень ионизации. Формула Саха
17. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Степень ионизации. Формула Саха
18. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм. Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм. Ландау,
19. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Ср. точная формула Резерфорда: Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.
20. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.
21. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.
22. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Релаксация импульса и энергии частиц в плазме. Релаксация импульса и энергии частиц в
23. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
24. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
25. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Релаксация импульса и энергии частиц в плазме. a
26. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Плазма «горячая» , тогда Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
27. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
28. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
29. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
30. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература получим времена релаксации: Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
31. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Релаксация импульса и энергии частиц в плазме. Длина свободного пробега Частота столкновений В
32. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Излучение из плазмы. Ландау, Лифшиц. Механика, §19 е vt Неподвижный рассеивающий центр Излучение
33. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Излучение из плазмы. Тормозное излучение Мощность излучения: Энергия, излучаемая за один пролет: Если
34. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Излучение из плазмы. Тормозное излучение Спектр излучения Для максвелловской функции распределения: 2Te
35. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. фоторекомбинация Рекомбинационное излучение Для максвелловской функции распределения: Излучение из плазмы. Свободно-связанный переход 0
36. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Излучение из плазмы. Связанно-связанный переход 0 Линейчатое излучение Интенсивность линии Отношение интенсивностей линий одного
37. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Линейчатое излучение Излучение из плазмы. Штарк -эффект Уширение (ресщепление) линий Зееман-эффект Доплер-эффект Для водорода
38. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Линейчатое излучение Излучение из плазмы. Доплер-эффект В плазме: Для максвелловской функции распределения: Гауссов профиль
39. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Линейчатое излучение Излучение из плазмы. Штарк -эффект Для водорода и водородоподобных ионов (He+, Li++….):
40. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Излучение из плазмы. Циклотронное излучение Мощность излучения определяется по формуле дипольного излучения: где
41. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Излучение из плазмы. Излучение Черного тела Планковский спектр: Циклотронные частоты, излучение заперто Спектр Релея-Джинса
42. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Кинетическое уравнение Формула для электропроводности Используем кинетическое уравнение Водородная плазма: e, i Кинетическое уравнение
43. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Кинетическое уравнение Отсюда: Ранее получали: Смысл приближения слабого электрического поля: Условие означает: Или: Энергия,
44. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Кинетическое уравнение Коэффициент теплопроводности Стационарное состояние, поле отсутствует. Одномерный случай. x-направление градиента температуры Для
45. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Кинетическое уравнение Поток тепла: Коэффициент теплопроводности = 0 Второй интеграл: Коэффициент теплопроводности Точное выражение:
46. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Уравнение непрерывности Одножидкостная магнитная гидродинамика Закон сохранения массы или числа частиц Уравнение движения Уравнение
47. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Током смещения можно пренебречь >> Одножидкостная магнитная гидродинамика
48. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Одножидкостная магнитная гидродинамика
49. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Одножидкостная магнитная гидродинамика
50. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Одножидкостная магнитная гидродинамика Силовые линии силовая трубка Так как (ЭДС=0 на обходе «жидкого» контура
51. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Простейшие равновесные системы Статическое равновесие: Линии поля и линии тока лежат на одной поверхности:
52. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Z-пинч a На границе: Для термоядерной плазмы : T=10 кэВ, n=41014см-3 I=1МА Такая плазма
53. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Классификация плазменных неустойчивостей
54. А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
55. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Показатель преломления 1 Для n=1015см-3 длина волны 1,1 мм Видимая область СВЧ Волны в
56. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Магнитное и электрическое поле x y Скрещенное электрическое и магнитное поле: «быстрое» включение «медленное»
57. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. слабое поле, малая кривизна сильное поле, большая кривизна Электроны и ионы дрейфуют в разные
58. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Электроны и ионы дрейфуют в разные стороны
59. А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
60. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. вылет удержание конус потерь частица мгновенная сила средняя сила
61. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Частица быстро осциллирует между пробками и медленно дрейфует в азимутальном направлении Дрейфовая поверхность
62. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. тороид Электроны и ионы дрейфуют в разные стороны *поляризация плазмы *в электрическом @ магнитном
63. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. ток Магнитное поле В дополнительном поле B появляется сила, уравновешивающая плазменный виток. = ТОКАМАК
64. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Основные положения Термоядерные реакции - ядерные реакции между легкими атомными расстояние п о т
65. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Критерий Лоусона !!! В критерий Лоусона входит произведение Реакция DT Число реакций в единице
66. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Критерий Лоусона DD реактор nτ > 1015 см-3 с (100 кэВ) DT смесь nτ
67. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература TOKAMAK
68. Понятие магнитной поверхности В.В.Поступаев "Инженерно-физические проблемы УТС". Раздел 4. Магнитное удержание плазмы. Токамаки. и вращательного преобразования
69. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Лучшие результаты JET и TFTR с DT плазмой TOKAMAK
70. Прогресс в достигнутой Т/Я мощности В.В.Поступаев "Инженерно-физические проблемы УТС". Раздел 4. Магнитное удержание плазмы. Токамаки. Вт
71. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. TOKAMAK
72. А.В.Бурдаков.Физика плазмы
73. А.В.Бурдаков.Физика плазмы иУТС. Установка ГДЛ
74. Многопробочное удержание - введение Принцип многопробочного удержания Пусть длина соленоида L превышает длину свободного пробега λi.
75. Время жизни плазмы (0,5-1мс) соответствует расчетному для многопробочной ловушки в оптимальных условиях. При плотности плазмы (1-3)1015см-3
76. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Для низкотемпературной плазмы основную роль играют столкновения с нейтральными частицами: Тогда: Скорость дрейфа электронов
77. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Б.А.Князев.“Низкотемпературная плазма и газовый разряд” Новосибтрск 2003 Электрический разряд в газах Дрейф электронов в
78. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Электрический разряд в газах Кривая Пашена длина свободного пробега Uf Напряжение пробоя
79. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Н.В. Ступишин. Плазма в космосе Плазма в космосе
80. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Н.В. Ступишин. Плазма в космосе Гравитационная неустойчивость Приводит к возникновению видимой структуры мира Было:
81. δP/P0= γδρ/ρ Пусть f = divδu cs2 = dP/d ρ = γP0 /ρ0 – скорость звука
82. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Н.В. Ступишин. Плазма в космосе Звезда – система, находящаяся в равновесии 1. Гидродинамическое равновесие
83. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Н.В. Ступишин. Плазма в космосе Устойчивое равновесие звезд В равновесии полная энергия звезды отрицательна
84. А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Н.В. Ступишин. Плазма в космосе Белые карлики – вырожденные звезды М ~ М⊙ R
86. Скачать презентацию

Слайд 2

Программа и вопросы
1. Понятие плазмы. Энергетическая единица измерения температуры-эВ. Квазинейтральность.
Дебаевская экранировка.

Радиус Дебая. Потенциал пробной частицы в плазме.
Сравнение с кулоновским потенциалом.
Плазменные колебания. Характерный временной масштаб разделения зарядов. Плазменная частота.
Классическая и вырожденная плазма. Идеальная и неидеальная плазма.
Число частиц в дебаевской сфере. Влияние этого параметра на свойства плазмы.
Сравнение свойств плазмы, газа, твердого тела.
Характерные параметры лабораторной и космической плазмы.
2. Элементарные процессы в плазме. Ионизация и рекомбинация, основные процессы.
Корональное равновесие. Перезарядка, применение для диагностики и нагрева плазмы.
Степень ионизации. Формула Саха. Термодинамическое равновесие, ЛТР.
Зависимость степени ионизации от параметров плазмы, от потенциала ионизации.
3. Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм. Транспортное (кулоновское) сечение,
зависимость от энергии и заряда. Сила на неподвижный рассеивающий центр.
Кулоновский логарифм для плазмы и газа. Траектории частиц в плазме и газе.
Излучение из плазмы. Тормозное и рекомбинационное: характерные
зависимости от параметров плазмы, спектр (максимум в зависимости от температуры, ширина).
Линейчатое: интенсивность линии, отношение интенсивностей линий; доплеровское уширение,
штарковское расщепление, использование этих эффектов в диагностике плазмы.
Циклотронное излучение: частота, запирание излучения, интенсивность излучения черного тела.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Слайд 3

3.Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
Характерное время потери направленного

импульса для холодной и горячей плазмы,
отличия в зависимости от скорости частицы. Сравнение времен релаксации электронной компоненты,
ионной компоненты и времени выравнивания электронной и ионной температур.
Проводимость плазмы, поле Драйсера, убегающие электроны.
4. Теоретические модели, используемые при исследовании плазмы.
Кинетическое уравнение с самосогласованным полем.
Функция распределения, выражение параметров плазмы через нее.
Физический смысл кинетического уравнения. Коэффициенты электропроводности и
теплопроводности плазмы, их зависимость от температуры (плотности).
5. Магнитная гидродинамика. МГД-приближение. Макроскопические характеристики плазмы.
Одножидкостая МГД, уравнения непрерывности, движения, теплопереноса,
сокращенные уравнения Максвелла. Вмороженность силовых линий магнитного поля.
6. Волны в плазме. МГД-волны, альфвеновская волна. Звуковые волны.
7. Ленгмюровская волна. Затухание Ландау.
Электромагнитные электронные волны. Прохождение электромагнитной волны через плазму:
зависимость показателя преломления от частоты, критическая плотность, интерферометрия плазмы.
Понятие о плазменных неустойчивостях.
8. Движение частиц в магнитных полях. Циклотронный резонанс. Дрейфовое движение.
Электрический, центробежный и градиентный дрейф.адиабатические инварианты.
Дрейфовое движение в тороиде. Движение заряженной частицы в открытой ловушке

Слайд 4

9. Управляемый термоядерный синтез. Проблемы энергетики. Радиационная опасность.
Основы термоядерного синтеза. Энергия

связи. Сечения реакций. Критерий Лоусона.
10. Инерциальное удержание. Термоядерная бомба. Лазерные системы. Быстрый поджиг.
Сжатие рентгеновским излучением.
11. Магнитное удержание. Замкнутые системы. Токамак. Стелларатор. МГД неустойчивость.
Перспективы систем с магнитным удержанием.
Пинч. Тета-пинч.
12. Открытые магнитные ловушки. Пробкотрон.
Неустойчивости. Тандем. Термобарьер. Амбиполярная ловушка. Газодинамическая ловушка.
Многопробочная ловушка.
13. Низкотемпературная плазма и плазменный разряд. Понятие о Таундсеновской теории пробоя.
Кривая Пашена.
14. Плазменные технологии. Принцип работы плазменного дисплея, плазменного двигателя.
15. Плазма в космосе

Слайд 5

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Единица измерения 1 эВ
- +
U=1В
mV2
2
eU=
kT
eU[Дж]
kT[Дж]
[эВ]
T[эВ]
Система единиц-СГС
1эв~104K

Слайд 6

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Классическая и вырожденная плазма.
Классическая и вырожденная плазма.
Определения:
Плотность:
Температура:
«Квантовый» масштаб-
длина

волны Де-Бройля

«Плазменный» масштаб-
расстояние между частицами

Классическая плазма:

Слайд 7

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Классическая и вырожденная плазма.

Слайд 8

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Идеальная и неидеальная плазма.
Идеальная и неидеальная плазма.
Плазменные электроны
-это Ферми-газ
Идеальная неидеальная

плазма.

Слайд 9

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Дебаевская экранировка
На каком масштабе сохраняется квазинейтральность плазмы?
Е
l
Дебаевский
радиус

Слайд 10

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Плазменные колебания
Макроскопическое отклонение от квазинейтральности
ведет к появлению электрического поля.
Для

плоского слоя плазмы:

-смещение электронов

Плазменная частота

Ленгмюровские колебания

Слайд 11

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Уравнение
Пуассона
Дебаевская экранировка
Дебаевская экранировка

Слайд 12

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Параметр неидеальности

Слайд 13

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Корональное равновесие

Слайд 14

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Степень ионизации. Формула Саха

Слайд 15

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Степень ионизации. Формула Саха

Слайд 16

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Степень ионизации. Формула Саха

Слайд 17

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Степень ионизации. Формула Саха

Слайд 18

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.
Столкновения частиц в плазме. Кулоновский

логарифм.

Ландау, Лифшиц. Механика, §19

q1
m

Поток частиц
с плотностью n

Неподвижный
рассеивающий центр

Определим среднюю силу, действующую на неподвижный заряд

Слайд 19

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Ср. точная формула Резерфорда:
Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.

Слайд 20

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.

Слайд 21

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.

Слайд 22

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
Релаксация импульса и энергии

частиц в плазме.

Поток частиц
с плотностью n

Пучок заряженных частиц в плазме

Потеря направленного импульса

Потеря энергии

Угловой разброс

времена

http://www.inp.nsk.su/chairs/plasma/sk/fpl.ru.shtml

Слайд 23

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

Слайд 24

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

Слайд 25

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
a

Слайд 26

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Плазма «горячая»
, тогда
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

Слайд 27

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

Слайд 28

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

Слайд 29

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

Слайд 30

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
получим времена релаксации:
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

Слайд 31

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
Длина свободного пробега
Частота столкновений
В

водородной плазме

Слайд 32

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Излучение из плазмы.
Ландау, Лифшиц. Механика, §19
е
vt
Неподвижный
рассеивающий центр
Излучение из плазмы.
Тормозное

излучение

Приближение <<1

t=0

Энергия, излучаемая электроном в единицу времени, определяется по
формуле дипольного излучения:

Слайд 33

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Излучение из плазмы.
Тормозное излучение
Мощность излучения:
Энергия, излучаемая за один пролет:
Если :Поток

частиц с плотностью ne и скоростью v :

Интеграл формально расходится на нижнем пределе, но

, тогда

Слайд 34

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Излучение из плазмы.
Тормозное излучение
Спектр излучения
Для максвелловской функции распределения:
2Te

Слайд 35

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
фоторекомбинация
Рекомбинационное излучение
Для максвелловской функции распределения:
Излучение из плазмы.
Свободно-связанный переход
0

Слайд 36

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Излучение из плазмы.
Связанно-связанный переход
0
Линейчатое излучение
Интенсивность линии
Отношение интенсивностей линий одного и

того же иона

Слайд 37

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Линейчатое излучение
Излучение из плазмы.
Штарк -эффект
Уширение (ресщепление) линий
Зееман-эффект
Доплер-эффект
Для водорода и водородоподобных

ионов (He+, Li++….):

-скорость

Слайд 38

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Линейчатое излучение
Излучение из плазмы.
Доплер-эффект
В плазме:
Для максвелловской функции распределения:
Гауссов профиль

Слайд 39

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Линейчатое излучение
Излучение из плазмы.
Штарк -эффект
Для водорода и водородоподобных ионов (He+,

Li++….):

Hα

В плазме:

В движении:

Микрополе:

Имеет распределение-уширение линий

Слайд 40

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Излучение из плазмы.
Циклотронное излучение
Мощность излучения определяется по формуле дипольного излучения:
где

Слайд 41

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Излучение из плазмы.
Излучение Черного тела
Планковский спектр:
Циклотронные частоты, излучение заперто
Спектр Релея-Джинса

Слайд 42

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Кинетическое уравнение
Формула для электропроводности
Используем кинетическое уравнение
Водородная плазма: e, i
Кинетическое

уравнение для этой задачи имеет вид:

Пусть

Пренебрегаем произведением малых сомножителей

Тогда:

Формула для электропроводности

Слайд 43

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Кинетическое уравнение
Отсюда:
Ранее получали:
Смысл приближения слабого электрического поля:
Условие
означает:
Или:
Энергия, приобретаемая электроном

в электрическом поле на
длине св. пробега, должна быть намного меньше тепловой.

Формула для электропроводности

Слайд 44

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Кинетическое уравнение
Коэффициент теплопроводности
Стационарное состояние, поле отсутствует. Одномерный случай.
x-направление градиента температуры
Для
функцию

распределения можно разложить
в ряд по степеням малого параметра τ:

Коэффициент теплопроводности

Слайд 45

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Кинетическое уравнение
Поток тепла:
Коэффициент теплопроводности
= 0
Второй интеграл:
Коэффициент теплопроводности
Точное выражение:
Ток и тепло

переносятся электронами

и не зависят от плотности

Слайд 46

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Уравнение непрерывности
Одножидкостная магнитная гидродинамика
Закон сохранения массы или числа частиц
Уравнение движения
Уравнение

Ньютона, отнесенное к единичному объему среды

Уравнение адиабаты, сохранение энергии

Уравнение теплопереноса

После введения в уравнения обычной гидродинамики силы Лоренца
система уравнений оказалась незамкнутой. Она должна рассматриваться
совместно с уравнениями Максвелла.

Слайд 47

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Током смещения можно пренебречь
>>
Одножидкостная магнитная гидродинамика

Слайд 48

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Одножидкостная магнитная гидродинамика

Слайд 49

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Одножидкостная магнитная гидродинамика

Слайд 50

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Одножидкостная магнитная гидродинамика
Силовые линии
силовая трубка
Так как
(ЭДС=0 на обходе «жидкого»

контура К)

Откуда:

Слайд 51

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Простейшие равновесные системы
Статическое равновесие:
Линии поля и линии тока лежат

на одной поверхности:

Пусть магнитное поле имеет одну компоненту:

-пинч

Магнитное поле внутри плазмы равно 0,
давление=const, поле на границе:

Плазма сжимается нарастающим магнитным полем

Слайд 52

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Z-пинч
a
На границе:
Для термоядерной плазмы : T=10 кэВ, n=41014см-3 I=1МА
Такая плазма

равновесна, но неустойчива……….

Слайд 53

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Классификация плазменных неустойчивостей

Слайд 54

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Слайд 55

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Показатель
преломления
1
Для n=1015см-3
длина волны 1,1 мм
Видимая область
СВЧ
Волны в плазме

Слайд 56

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Магнитное и электрическое поле
x
y
Скрещенное электрическое и магнитное поле:
«быстрое» включение
«медленное» включение
Дрейфовая

скорость не зависит от заряда и массы частицы

Слайд 57

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
слабое поле, малая кривизна
сильное поле, большая кривизна
Электроны и ионы дрейфуют

в разные стороны

Слайд 58

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Электроны и ионы дрейфуют в разные стороны

Слайд 59

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Слайд 60

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
вылет
удержание
конус
потерь
частица
мгновенная сила
средняя
сила

Слайд 61

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Частица быстро осциллирует между пробками
и медленно дрейфует в азимутальном направлении
Дрейфовая

поверхность

Слайд 62

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
тороид
Электроны и ионы дрейфуют в разные стороны
поляризация плазмы
в электрическом @

магнитном поле- плазма
дрейфует наружу тора
*в тороидальной геометрии плазму не удержать!

-----

Слайд 63

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
ток
Магнитное поле
В дополнительном поле B появляется сила,
уравновешивающая плазменный виток.
=

ТОКАМАК

Слайд 64

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Основные положения
Термоядерные реакции - ядерные
реакции между легкими атомными
расстояние
п
о
т
е
н
ц
и
а
л
ь
н
а
я

э
н
е
р
г
и
я
Е
Потенциальная

энергия

ядерного взаимодействия

сильное взаимодействие

Управляемый термоядерный синтез

кулоновский барьер

1 МэВ

Туннельный эффект.

Барьерная модель Гамова:

Сечение:

Слайд 65

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Критерий Лоусона
!!! В критерий Лоусона входит произведение
Реакция DT
Число реакций в

единице объема в единицу времени:

Плазма с

Выделяемая мощность:

(EDT=18МэВ)

Мощность потерь:

Условие положительного выхода

τ−

Энергетическое
время жизни

Критерий Лоусона:

Слайд 66

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Критерий Лоусона
DD реактор nτ > 1015 см-3 с (100 кэВ)
DT

смесь nτ > 0.5 1014 см-3 с (20 кэВ)

!!! В критерий Лоусона входит произведение

Минимумы кривых (для КПД 30%):

Слайд 67

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
TOKAMAK

Слайд 68

Понятие магнитной поверхности
В.В.Поступаев "Инженерно-физические проблемы УТС". Раздел 4. Магнитное удержание плазмы.

Токамаки.

и вращательного преобразования

Слайд 69

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Лучшие результаты JET и TFTR с DT плазмой
TOKAMAK

Слайд 70

Прогресс в достигнутой Т/Я мощности
В.В.Поступаев "Инженерно-физические проблемы УТС". Раздел 4. Магнитное

удержание плазмы. Токамаки.

Вт

кВт

МВт

Слайд 71

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
TOKAMAK

Слайд 72

А.В.Бурдаков.Физика плазмы

Слайд 73

А.В.Бурдаков.Физика плазмы иУТС.
Установка ГДЛ

Слайд 74

Многопробочное удержание - введение
Принцип многопробочного удержания
Пусть длина соленоида L превышает длину

свободного пробега λi. Если, в то же время, длина ячейки l~ λi , то время продольного удержания существенно увеличивается по сравнению с классической пробочной ловушкой.

R =

max

min

- время удержания в соленоиде

Слайд 75

Время жизни плазмы (0,5-1мс) соответствует расчетному для многопробочной ловушки в оптимальных

условиях.

При плотности плазмы (1-3)1015см-3 найдены условия для макроскопической стабилизации плазмы :
-стабилизация системы пучок-плазма происходит за счет формирования винтовой структуры магнитного поля с широм
-впервые измерена радиальная зависимость вращательного преобразования
-начаты исследования влияния винтовой конфигурации магнитного поля на удержание плазмы

Достигнута ионная температура 2кэВ:

Обнаружен эффект быстрого нагрева ионов

Получена величина nτ ~ (1.5÷3)⋅10 12 см-3·с при ионной температуре ~1 кэВ.

Заключение

Слайд 76

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Для низкотемпературной плазмы основную роль играют столкновения с нейтральными частицами:
Тогда:
Скорость

дрейфа электронов в слабоионизованной плазме:

Электрический разряд в газах

Дрейф электронов в слабоионизованной плазме

Слайд 77

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Б.А.Князев.“Низкотемпературная плазма и газовый разряд” Новосибтрск 2003
Электрический разряд в газах
Дрейф

электронов в слабоионизованной плазме

Слайд 78

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Электрический разряд в газах
Кривая Пашена
длина свободного
пробега
Uf
Напряжение пробоя

Слайд 79

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Н.В. Ступишин. Плазма в космосе
Плазма в космосе

Слайд 80

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Н.В. Ступишин. Плазма в космосе
Гравитационная неустойчивость
Приводит к возникновению видимой

структуры мира

Было: В МГД-модели плазма рассматривается как сплошная среда.

-плотность

-скорость среды,

-давление,

Уравнение движения

Рассматривается однородная среда с учетом поля тяжести и давления вещества.

g –аналог вектора E в электродинамике

Слайд 81

δP/P0= γδρ/ρ
Пусть f = divδu
cs2 = dP/d ρ = γP0

/ρ0
– скорость звука

Получим решение системы в виде:

Волновое уравнение

Раскладываем возмущение на плоские волны: f = F(t)exp(-ikr)

F″+(k2cs2-ω02)F = 0,
где ω02 = 4πGρ0

F ∝ exp(νt),
где

Для малых k < kкр возмущения
экспоненциально нарастают → неустойчивость

Для больших k > kкр получаем
колебательные решения → устойчивость

Характерный размер возмущения, для kкр

Джинсовская
длина волны

На больших расстояниях преобладает Fтяг
На малых – давление препятствует сжатию

Показываю различные структуры:
Крупномасштабная струк. Всел,
Скопл. гал, галактика, шаровые скопл,
звезды

Слайд 82

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Н.В. Ступишин. Плазма в космосе
Звезда – система, находящаяся в

равновесии

1. Гидродинамическое равновесие

2. Тепловое равновесие

Энергия, выделяемая в звезде = Энергии, излучаемой с поверхности

для всех r

При определенной
зависимости P=P(ρ)
не всегда удается решить
задачу для данной М.

При P=P(ρ), имеем систему

Для P ~ργ, γ = 4/3
при r→0, P(r) = P(0) -kr2
при r→∞, P(r) ~ (R-r)4
k=const

Давление
газа

Сила гравитации

m(r)

Для тяжелых звезд
с М ~ 100 М⊙
давление излучения
становится сравнимым
с газовым давлением

Слайд 83

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Н.В. Ступишин. Плазма в космосе
Устойчивое равновесие звезд
В равновесии полная

энергия звезды отрицательна W0=Wгр+Wт < 0.
(свойство любых гравитационно связанных систем)

- теорема вириала

Wгр= -2Wт

Предположим, что мы сообщили звезде энергию (нагрели)

δ(Wгр+Wт )>0, тогда
δ(-2Wт+Wт )>0
δWт <0 – звезда остыла!

Звезды имеют отрицательную
теплоемкость!

При с>0 система была бы неустойчивой

Таким образом, излучая, звезды
постепенно разогреваются δWт >0.

Wт

δWт<0

Wгр

δWгр>0

δW0>0

δW>0

Разогревшись звезда
расширится и остынет.

W0 = -Wт= Wгр/2

Слайд 84

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Н.В. Ступишин. Плазма в космосе
Белые карлики – вырожденные звезды
М

~ М⊙
R ~ 10 -3 – 10 -2 R⊙
<ρ> ~ 0.1–10 тонн/см3
L ~ 10 -3 L⊙

Условие вырождения: λБ ≳ n-1/3

Т ≲ ħ2n2/3 /2m

P ~ n T

M ~ mp n R3

GM2/R2 ~ P R2

T ~ GM/R ~ 1/R

n ~1/R3, а n2/3~ 1/R2

Видно, что в процессе сжатия звезды Т растет медленнее, чем n2/3 ,
поэтому для электронов начинает выполняться условие вырождения.

Невырожденная звезда

Оценим давление вырожденного
электронного газа, p= n1/3ħ –импульс
каждого электрона P~ потоку импульса ~n1/3ħ⋅(n1/3ħ /m)⋅n ~ n ⋅(n1/3ħ)2 /m

P ~ n5/3ħ2 /m

Давление вырожденного
электронного газа не зависит от Т.

А.В. Бурдаков. Физика плазмы

Содержание

Программа и вопросы1. Понятие плазмы. Энергетическая единица измерения температуры-эВ. Квазинейтральность.Дебаевская экранировка.

3.Релаксация импульса и энергии частиц в плазме. Характерное время потери направленного

9. Управляемый термоядерный синтез. Проблемы энергетики. Радиационная опасность.Основы термоядерного синтеза. Энергия

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураЕдиница измерения 1 эВ- + U=1ВmV2 2eU=kTeU[Дж]kT[Дж] [эВ]T[эВ]Система единиц-СГС1эв~104K

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураКлассическая и вырожденная плазма.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураИдеальная и неидеальная плазма.Идеальная и неидеальная плазма.Плазменные электроны-это Ферми-газИдеальная неидеальная

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураДебаевская экранировкаНа каком масштабе сохраняется квазинейтральность плазмы?ЕlДебаевскийрадиус

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураПлазменные колебанияМакроскопическое отклонение от квазинейтральности ведет к появлению электрического поля.Для

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураУравнениеПуассонаДебаевская экранировкаДебаевская экранировка

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураПараметр неидеальности

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураКорональное равновесие

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураСтепень ионизации. Формула Саха

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураСтепень ионизации. Формула Саха

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураСтепень ионизации. Формула Саха

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураСтепень ионизации. Формула Саха

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураСтолкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.Столкновения частиц в плазме. Кулоновский

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураСр. точная формула Резерфорда:Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураСтолкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураСтолкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураРелаксация импульса и энергии частиц в плазме.Релаксация импульса и энергии

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураРелаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураРелаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураРелаксация импульса и энергии частиц в плазме.a

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураПлазма «горячая», тогдаРелаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураРелаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураРелаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураРелаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Литератураполучим времена релаксации:Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураРелаксация импульса и энергии частиц в плазме.Длина свободного пробегаЧастота столкновенийВ

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураИзлучение из плазмы.Ландау, Лифшиц. Механика, §19еvtНеподвижныйрассеивающий центрИзлучение из плазмы. Тормозное

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураИзлучение из плазмы.Тормозное излучениеМощность излучения:Энергия, излучаемая за один пролет:Если :Поток

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураИзлучение из плазмы.Тормозное излучениеСпектр излученияДля максвелловской функции распределения:2Te

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.фоторекомбинацияРекомбинационное излучениеДля максвелловской функции распределения:Излучение из плазмы.Свободно-связанный переход0

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Излучение из плазмы.Связанно-связанный переход0Линейчатое излучениеИнтенсивность линииОтношение интенсивностей линий одного и

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Линейчатое излучениеИзлучение из плазмы.Доплер-эффектВ плазме:Для максвелловской функции распределения:Гауссов профиль

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Линейчатое излучениеИзлучение из плазмы.Штарк -эффектДля водорода и водородоподобных ионов (He+,

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Излучение из плазмы.Циклотронное излучениеМощность излучения определяется по формуле дипольного излучения:где

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Излучение из плазмы.Излучение Черного телаПланковский спектр:Циклотронные частоты, излучение запертоСпектр Релея-Джинса

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Кинетическое уравнениеФормула для электропроводности Используем кинетическое уравнениеВодородная плазма: e, iКинетическое

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Уравнение непрерывностиОдножидкостная магнитная гидродинамикаЗакон сохранения массы или числа частицУравнение движенияУравнение

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Током смещения можно пренебречь>>Одножидкостная магнитная гидродинамика

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Одножидкостная магнитная гидродинамика

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Одножидкостная магнитная гидродинамика

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Одножидкостная магнитная гидродинамикаСиловые линиисиловая трубкаТак как (ЭДС=0 на обходе «жидкого»

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Простейшие равновесные системыСтатическое равновесие: Линии поля и линии тока лежат

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Z-пинчaНа границе:Для термоядерной плазмы : T=10 кэВ, n=41014см-3 I=1МАТакая плазма

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Классификация плазменных неустойчивостей

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Показательпреломления1Для n=1015см-3длина волны 1,1 ммВидимая областьСВЧВолны в плазме

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Магнитное и электрическое полеxyСкрещенное электрическое и магнитное поле:«быстрое» включение«медленное» включениеДрейфовая

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.слабое поле, малая кривизнасильное поле, большая кривизнаЭлектроны и ионы дрейфуют

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураЭлектроны и ионы дрейфуют в разные стороны

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.вылетудержаниеконуспотерьчастицамгновенная силасредняясила

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураЧастица быстро осциллирует между пробкамии медленно дрейфует в азимутальном направленииДрейфовая

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.тороидЭлектроны и ионы дрейфуют в разные стороны*поляризация плазмы*в электрическом @

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.токМагнитное полеВ дополнительном поле B появляется сила, уравновешивающая плазменный виток.=

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Основные положенияТермоядерные реакции - ядерныереакции между легкими атомнымирасстояниепотенциальная энергияЕ Потенциальная

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Критерий Лоусона!!! В критерий Лоусона входит произведениеРеакция DTЧисло реакций в

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Критерий ЛоусонаDD реактор nτ > 1015 см-3 с (100 кэВ)DT

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.ЛитератураTOKAMAK

Понятие магнитной поверхностиВ.В.Поступаев "Инженерно-физические проблемы УТС". Раздел 4. Магнитное удержание плазмы.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.Лучшие результаты JET и TFTR с DT плазмойTOKAMAK

Прогресс в достигнутой Т/Я мощностиВ.В.Поступаев "Инженерно-физические проблемы УТС". Раздел 4. Магнитное

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.TOKAMAK

А.В.Бурдаков.Физика плазмы

А.В.Бурдаков.Физика плазмы иУТС.Установка ГДЛ

Многопробочное удержание - введениеПринцип многопробочного удержанияПусть длина соленоида L превышает длину

Время жизни плазмы (0,5-1мс) соответствует расчетному для многопробочной ловушки в оптимальных

Программа и вопросы
1. Понятие плазмы. Энергетическая единица измерения температуры-эВ. Квазинейтральность.
Дебаевская экранировка.

3.Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
Характерное время потери направленного

9. Управляемый термоядерный синтез. Проблемы энергетики. Радиационная опасность.
Основы термоядерного синтеза. Энергия

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Единица измерения 1 эВ
- +
U=1В
mV2
2
eU=
kT
eU[Дж]
kT[Дж]
[эВ]
T[эВ]
Система единиц-СГС
1эв~104K

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Классическая и вырожденная плазма.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Идеальная и неидеальная плазма.
Идеальная и неидеальная плазма.
Плазменные электроны
-это Ферми-газ
Идеальная неидеальная

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Дебаевская экранировка
На каком масштабе сохраняется квазинейтральность плазмы?
Е
l
Дебаевский
радиус

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Плазменные колебания
Макроскопическое отклонение от квазинейтральности
ведет к появлению электрического поля.
Для

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Уравнение
Пуассона
Дебаевская экранировка
Дебаевская экранировка

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Параметр неидеальности

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Корональное равновесие

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Степень ионизации. Формула Саха

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Степень ионизации. Формула Саха

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Степень ионизации. Формула Саха

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Степень ионизации. Формула Саха

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.
Столкновения частиц в плазме. Кулоновский

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Ср. точная формула Резерфорда:
Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
Релаксация импульса и энергии

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
a

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Плазма «горячая»
, тогда
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
получим времена релаксации:
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
Длина свободного пробега
Частота столкновений
В

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Излучение из плазмы.
Ландау, Лифшиц. Механика, §19
е
vt
Неподвижный
рассеивающий центр
Излучение из плазмы.
Тормозное

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Излучение из плазмы.
Тормозное излучение
Мощность излучения:
Энергия, излучаемая за один пролет:
Если :Поток

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Излучение из плазмы.
Тормозное излучение
Спектр излучения
Для максвелловской функции распределения:
2Te

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Излучение из плазмы.
Связанно-связанный переход
0
Линейчатое излучение
Интенсивность линии
Отношение интенсивностей линий одного и

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Линейчатое излучение
Излучение из плазмы.
Доплер-эффект
В плазме:
Для максвелловской функции распределения:
Гауссов профиль

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Линейчатое излучение
Излучение из плазмы.
Штарк -эффект
Для водорода и водородоподобных ионов (He+,

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Излучение из плазмы.
Циклотронное излучение
Мощность излучения определяется по формуле дипольного излучения:
где

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Излучение из плазмы.
Излучение Черного тела
Планковский спектр:
Циклотронные частоты, излучение заперто
Спектр Релея-Джинса

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Кинетическое уравнение
Формула для электропроводности
Используем кинетическое уравнение
Водородная плазма: e, i
Кинетическое

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Уравнение непрерывности
Одножидкостная магнитная гидродинамика
Закон сохранения массы или числа частиц
Уравнение движения
Уравнение

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Током смещения можно пренебречь
>>
Одножидкостная магнитная гидродинамика

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Одножидкостная магнитная гидродинамика

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Одножидкостная магнитная гидродинамика

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Одножидкостная магнитная гидродинамика
Силовые линии
силовая трубка
Так как
(ЭДС=0 на обходе «жидкого»

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Простейшие равновесные системы
Статическое равновесие:
Линии поля и линии тока лежат

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Z-пинч
a
На границе:
Для термоядерной плазмы : T=10 кэВ, n=41014см-3 I=1МА
Такая плазма

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Классификация плазменных неустойчивостей

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Показатель
преломления
1
Для n=1015см-3
длина волны 1,1 мм
Видимая область
СВЧ
Волны в плазме

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Магнитное и электрическое поле
x
y
Скрещенное электрическое и магнитное поле:
«быстрое» включение
«медленное» включение
Дрейфовая

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
слабое поле, малая кривизна
сильное поле, большая кривизна
Электроны и ионы дрейфуют

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Электроны и ионы дрейфуют в разные стороны

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
вылет
удержание
конус
потерь
частица
мгновенная сила
средняя
сила

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Частица быстро осциллирует между пробками
и медленно дрейфует в азимутальном направлении
Дрейфовая

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
тороид
Электроны и ионы дрейфуют в разные стороны
поляризация плазмы
в электрическом @

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
ток
Магнитное поле
В дополнительном поле B появляется сила,
уравновешивающая плазменный виток.
=

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Критерий Лоусона
!!! В критерий Лоусона входит произведение
Реакция DT
Число реакций в

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Критерий Лоусона
DD реактор nτ > 1015 см-3 с (100 кэВ)
DT

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
TOKAMAK

Понятие магнитной поверхности
В.В.Поступаев "Инженерно-физические проблемы УТС". Раздел 4. Магнитное удержание плазмы.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Лучшие результаты JET и TFTR с DT плазмой
TOKAMAK

Прогресс в достигнутой Т/Я мощности
В.В.Поступаев "Инженерно-физические проблемы УТС". Раздел 4. Магнитное

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
TOKAMAK

А.В.Бурдаков.Физика плазмы иУТС.
Установка ГДЛ

Многопробочное удержание - введение
Принцип многопробочного удержания
Пусть длина соленоида L превышает длину