Встановлено необхідні умови існування нестійких станів плазми змінного профілю щільності. Розроблено алгоритм побудови поверхні області нестійкості такої плазми. Наведено числовий приклад.

На прикладі нелінійної теорії двопотокової нестійкості, практично проілюстровано обчислювальну техніку методу усереднених характеристик. Показано принципову можливість одержання аналітичних розв'язків самоузгодженої задачі, в межах яких є можливість одночасного врахування великого числа вищих гармонік коливань. Задачу вирішено для моделі, у якій одночасно враховано часову і просторову еволюцію амплітуд гармонік.

В плазме с потоками ионов и электронов вдоль магнитного поля исследовано влияние неоднородности плазмы на ионные циклотронные неустойчивости, возбуждение которых обусловлено градиентом (широм) потоковой скорости ионов (ПСИ). К таким неустойчивостям относятся гидродинамическая ионная циклотронная неустойчивость (ИЦН), а также две кинетические ионно-циклотронные неустойчивости. Одна из них является модификацией ИЦН плазмы с продольным током. Причиной появления второй неустойчивости является поперечный магнитному полю градиент ПСИ (шир потоковой скорости). Показано, что неоднородность плазмы увеличивает диапазон продольных волновых чисел, в котором возбуждается гидродинамическая ИЦН. Учет неоднородности плазмы приводит также к понижению порога кинетических ИЦН.

В плазме с потоками ионов и электронов вдоль магнитного поля исследуются ионно-циклотронные неустойчивости (ИЦН), возбуждение которых обусловлено поперечным магнитному полю градиентом потоковой скорости ионов. Получено, что когда градиент потоковой скорости превышает пороговое значение, в плазме возбуждается гидродинамическая ионная циклотронная неустойчивость. Ниже этого порога в плазме возможно возбуждение двух ветвей кинетической ИЦН, одна из которых является модификацией ИЦН плазмы с продольным током. Причиной появления второй ветви неустойчивости является поперечный магнитному полю градиент потоковой скорости ионов. Ее особенностью является то, что она возбуждается даже в отсутствие относительного движения ионов и электронов. На основе перенормированной теории проведен анализ нелинейной стадии неустойчивостей.

Исследован распад мощной волны накачки на две электростатические ионные циклотронные волны в случае, когда относительные скорости частиц плазмы в поле волны накачки сравнимы с их тепловыми скоростями. На основе метода определены механизмы возбуждения неустойчивости в зависимости от длины волны возникающих колебаний. Сделана оценка инкремента неустойчивости. Установлен возможный уровень насыщения неустойчивости вследствие нелинейного сдвига частоты.

Досліджено шар просторового заряду на межі поділу термічна плазма - метал. Показано, що наявність об'ємного заряду призводить до утворення нерівноважних носіїв заряду (ННЗ). Наявність останнього мало відбивається на величині потенціалу порошинки, якщо ця порошинка заряджена позитивно. Але для негативно заряджених частинок урахування ННЗ дає триразове зменшення потенціального бар'єра на межі поділу фаз.

Розроблено формалізм дослідження параметричних розпадних несталостей у плазмі, яка перебуває під впливом потужної хвилі накачки зі скінченною довжиною хвилі. Узагальнено дипольне наближення на випадок малих зміщень частинок плазми в полі накачки зі скінченною довжиною хвилі. Обгрунтовано формалізм слабких нелінійних взаємодій хвиль на випадок скінченних зміщень частинок плазми у потужному полі накачки. Досліджено параметричні несталості у випадку, коли відношення енергії поля накачки до теплової енергії частинок плазми не є малим параметром; лінійну та слабонелінійну стадії розвитку розпадних параметричних несталостей плазми з іонами одного та двох сортів у іонно-циклотронному та нижньогібридному інтервалах частот. Знайдено інкремент для кожного з розпадів і рівень насичення несталостей внаслідок ефекту нелінійного зсуву частоти. Визначено умови, за яких даний ефект не може розглядатися як механізм, що забезпечує насичення розпадних несталостей. Проведено порівняльний аналіз механізмів збудження розпадів.

Досліджено динаміку турбулентного нагрівання плазми без зіткнень під час розвитку струмових і параметричних несталостей в області іонних циклотронних і нижньогібридних частот методом дискретного моделювання. Проведено 2D-моделювання струмової несталості у плазмі з іонами двох сортів, які рухаються перпендикулярно сильному магнітному полю. Вивчено механізми насичення несталостей і ефективність нагрівання плазми відповідно до її параметрів. Зроблено 2D-моделювання нижньогібридних та іонних циклотронних параметричних несталостей плазми, що містить іони двох сортів. Розглянуто випадок сильних полів накачки, в якому амплітуда осциляцій відносної швидкості іонів різних сортів перевищує теплову швидкість іонів, але є меншою за теплову швидкість електронів. Розвинуто чисельну 2D3V модель і розроблено чисельний ход для дослідження електрон-іонної параметричної турбулентності плазми на основі неявної схеми інтегрування рівнянь руху макрочастинок. Досліджено нелінійну стадію електрон-іонної параметричної турбулентності в плазмі, що складається з електронів та іонів одного або двох сортів в області частот накачки порядку іонної циклотронної частоти. Визначено, що розвиток параметричної турбулентності призводить до нагрівання електронів та іонів у режимі динамічного хаосу в русі частинок і декореляції самоузгодженого електричного поля.

Розроблено формалізм аналітичного дослідження стійкості радіально-неоднорідної аксіально-симетричної плазми з іонами, ларморівські орбіти яких можуть бути сумірними з розмірами плазми та обходять її вісь симетрії. Досліджено сталість плазми з максвелівським розподілом частинок за швидкостями та гауссовим розподілом для радіальної координати їх головних центрів, яка містить іони, один з яких або обидва обходять вісь плазмового циліндра. Встановлено, що в такій плазмі з іонами одного сорту дрейфова несталість відсутня, однак в ній можливий розвиток кінетичної іонної циклотронної несталості, аналогічної іонній циклотронній несталості плазми, яка обертається, а також кінетичної дрейфово-циклотронної несталості. Визначено умови збудження всіх несталостей, інкременти та інтервали значень хвильових чисел несталих хвиль, а також швидкість турбулентного нагріву іонів. Встановлено, що протягом розвитку іонної циклотронної несталості мають місце суттєві зміни в густині та температурі іонів, що враховано під час дослідження нелінійної стадії цієї несталості.

Відкрито нове явище - просторове каналювання енергії й імпульсу у разі збудження нестійкостей плазми енергійними іонами. Показано існування у стелараторах власних коливань, обумовлених модуляцією магнітного поля вздовж тороїдального кута. Знайдено, що частоти гвинтових альфвенівських мод (НАЕ-мод) розташовані у верхній частині НАЕ-щілини в альфвенівському континуумі. Показано існування резонансів частинка - хвиля, обумовлених відсутністю аксіальної симетрії магнітної конфігурації стелараторів. Виявлено дрейфово-звукові власні коливання та новий тип дрейфовоальфвенівських власних коливань у тороїдальній плазмі. Знайдено ключовий параметр, названий "звуковим", від якого залежить поведінка альфвенівського континууму в околі раціональної магнітної поверхні. Встановлено існування двох типів фішбон-нестійкості з частотами, які значно перевищують частоти відомих фішбон-нестійкостей плазми токамаків. Показано, що наявність "долини" в рівноважному полі у плазмі з високим відношенням тиску плазми до тиску магнітного поля є стабілізувальним фактором, який за певних умов забезпечує абсолютну стійкість фішбон-моди. З'ясовано, що нестійкості плазми, які збуджуються енергійними іонами в токамаках і стелараторах, можуть значно впливати на електронні потоки тепла (але не на потоки частинок) поперек магнітного поля. Виявлено групу енергійних іонів, які можуть істотно зміщуватися за радіусом плазми, рухаючись по супербананових орбітах під дією пилчастих коливань у токамаках. Доведено можливість періодичних спалахів потужності термоядерного реактора в режимі з пилкоподібними коливаннями.

На основе предложенной трехтемпературной четырехжидкостной модели неравновесной плазмы воздуха проведен численный анализ процесса нестационарного горения разряда в канале плазмотрона, работающего на малых силах тока. Для учета колебательно-поступательной неравновесности введено дополнительное уравнение для колебательной энергии молекул азота. Показано, что турбулентное течение газа существенно влияет на поведение разряда, формируя как миграцию анодного пятна по поверхности анода, так и значительный отрыв электронной температуры от колебательной и поступательной температур. Получено, что стационарный режим горения разряда при классической конструкции плазмотрона невозможен, поскольку в процессе накопления отрицательных ионов резко возрастает проводимость плазмы, что приводит к пробою межэлектродного промежутка.

Встановлено, що в аксіально-симетричній слабконеоднорідній плазмі з довільним радіальним розподілом густини і температури компонентів плазми елементарними збуреннями, власними хвилями є дрібномасштабні циліндричні хвилі у вигляді функцій Бесселя. Вперше одержано рівняння, що визначає дисперсійні властивості таких хвиль. Показано, що основним слабкотурбулентним процесом в аксіально-симетричній слабконеоднорідній плазмі з довільною радіальною залежністю густини і температури її компонентів є індуковане розсіювання хвиль на іонах. Показано, що в аксіально-симетричній радіально-неоднорідній плазмі можливий розвиток "нелінійних" дрейфової та іонної циклотронної нестійкостей, що не мають аналога в моделі плоского плазмового шару. Встановлено, що швидкість радіального квазілінійного руху іонів у неоднорідних турбулентних полях аксіально-симетричної радіально-неоднорідної плазми пропорційна радіальному градієнту квадрата середньоквадратичного значення змінного електричного поля електростатичної турбулентності в точці розташування ведучого центру іона. Показано, що в плазмі з високоенергійними азимутальними потоками іонів за розвитку дрейфово-циклотронної нестійкості індуковане розсіювання хвиль на іонах призводить до нелінійного зростання циклотронних коливань у широкому спектрі азимутальних хвильових чисел циліндричних хвиль.

Показано, что процессы модуляционной неустойчивости длинноволновых ленгмюровских колебаний как в горячей, так и в холодной плазме имеют ту же симметрию и механизмы возбуждения коротковолнового спектра. При уменьшении амплитуды накачки максимум инкремента в холодной плазме сдвигается в коротковолновую область, а в горячей плазме - уменьшает инкременты во всей области спектра. Максимальный инкремент в холодной плазме при уменьшении амплитуды поля накачки не изменяется, в горячей - уменьшается. Движение энергии в коротковолновую часть спектра обусловлено взаимодействием мод, но в холодной плазме этому также способствует сдвиг максимума линейного инкремента, а в горячей плазме - большие инкременты в коротковолновой части спектра. Если возмущения ионов симметричны в пространстве, то структура поля и электронной плотности будет представлять собой стоячую волну, амплитуда которой растет, а полуширина уменьшается. При отсутствии такой симметрии поле и искажения плотности формируются за счет сложной интерференции возмущений разных масштабов.

Обсуждается характер интегрального поля, возбуждаемого нерелятивистским пучком электронов в многомодовом режиме в условиях конечного уровня поглощения энергии колебаний. Показано, что модуляция поля в системе отсчета пучка на начальном этапе развития неустойчивости незначительна для малых уровней поглощения. Поле в лабораторной системе отсчета в фиксированных точках слабо меняется, частота колебаний несколько уменьшается в широкой области изменения уровня поглощения. В случае диссипативных режимов пучковой неустойчивости начальное распределение поля формирует волновой пакет, синхронно движущийся с областью возмущений пучка. В лабораторной системе отсчета поле, по крайней мере, на начальной стадии процесса представляет собой последовательность импульсов, длительность которых растет со временем.

Исследован процесс появления распадной "квазимодовой" неустойчивости кинетических альвеновских волн (КАВ) в хромосфере активной области на Солнце накануне вспышки, а именно в плазме магнитных петель вблизи их оснований. В качестве конкретного вида трех волнового взаимодействия исследовался процесс распада первичной КАВ на кинетическую ионно-звуковую и вторичную КАВ. Необходимые условия возникновения распадной неустойчивости КАВ были получены для двух полуэмпирических моделей солнечной атмосферы с использованием модифицированного выражения для инкремента развития неустойчивости в случае нелинейного взаимодействия низкочастотных волн c аномально низким порогом возбуждения. Показано, что основные критерии появления неустойчивости существенно зависят от значений амплитуды внешнего магнитного поля в исследуемой области и от модели солнечной атмосферы.