Теоретично досліджено властивості руху заряджених частинок, які є запертими на тороїдальній неоднорідності магнітного поля асиметричних тороїдальних магнітних пасток типу "торсатрон" та "геліотрон" з котушками полоїдального поля. Для таких конфігурацій характерним є складний спектр гармонік магнітного поля, у якому присутні гармоніки гвинтової, а також полоїдальної гофрировки магнітного поля. Знайдено умови, за яких заряджені частинки у такому торсатроні можуть запиратися на полоїдальній неоднорідності магнітного поля, що може привести до додаткових втрат частинок та енергії. Для торсатронних магнітних конфігурацій вказаного типу знайдено аналітичні вирази для адіабатичних інваріантів руху тороїдальних бананів та полоїдально-гофровано-запертих бананів.

Отримано рівняння, яке описує збудження ідеальних дрібномасштабних МГД-мод у плазмі скінченного тиску в тороїдальних магнітних уловлювачах з просторовою формою магнітної осі та гофрованим магнітним полем. За допомогою числового аналізу визначено зони збудження мод Мерсьє й ідеальних балонних мод та їх інкременти затухання з врахуванням гофрування. З'ясовано, що за режиму "reverse shear" утримання плазми існує можливість стабілізації плазми.

Подано огляд досліджень з теорії високотемпературної плазми та утримання і нагрівання її у магнітних пастках, виконаних у ХФТІ. Розглянуто роботи з інтегралів зіткнень у плазмі, з визначення спектрів та затухання хвиль в однорідній плазмі у магнітному полі, з теорії поширення, конверсії та поглинання електромагнітних хвиль у неоднорідній плазмі, з теорії високочастотного нагрівання плазми в магнітних пастках, з квазілінійної теорії взаємодії хвиль та частинок, а також з нелінійної теорії взаємодії хвиль з плазмою, теорії турбулентності. Наведено результати робіт з теорії утримання плазми в стелараторах (експериментальна програма виконується в Інституті фізики плазми ННЦ ХФТІ), а саме з теорії та розрахунків вакуумних магнітних конфігурацій стелараторів та їхніх модифікацій, з теорії рівноваги, магнітогідродинамічної стійкості, утримання заряджених частинок та явищ переносу у стелараторах.

Досліджено явище насичення вибухової нестійкості іонно-температурно-градієнтної дрейфової моди поблизу межі лінійної нестійкості за рахунок формування дрібномасштабних когерентних структур із характерними розмірами близькими до ларморівського радіуса іонів. Просторову форму дрейфових структур отримано числовим моделюванням. Ці структури рухаються у напрямку діамагнітного дрейфу іонів і є періодичними в цьому напрямку. Водночас вони локалізовані у напрямку градієнта іонної температури та густини. Нелінійні дрейфові структури як елементи підкритичної дрейфової турбулентності визначають процеси переносу в токамаках поблизу межі маргінальної нестійкості.

Викладено історію виникнення і розвитку стелараторного напряму у відділенні фізики плазми Харківського фізико-технічного інституту, однієї з основних наукових програм Інституту - програми "Ураган". Підкреслюється роль, яку відіграли видатні вчені І.В. Курчатов, К.Д. Синельников та інші у становленні цієї програми. Вказано основні установки, що їх було збудовано в Інституті до 1987 року, й найбільш вагомі з отриманих фізичних результатів.

У рамках ідеальної магнітної гідродинаміки з урахуванням ефекту СЛР-іонів досліджено стійкість ідеальних жолобкових і балонних мод в анізотропній плазмі токамака, з гофрованим магнітним полем. За цих умов знайдено області збудження мод Мерс'є та ідеальних балонних мод, а також їх інкременти.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.631я431(0)

Шифр НБУВ: ІВ208260 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Ключ. слова: tokamak plasma, parameters sensing, theoretical spectroscopy method
Індекс рубрикатора НБУВ: В333.631.1

Рубрики:

Токамакі

Шифр НБУВ: Ж24835 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Показано, что при развитии неустойчивости за счет радиального градиента плотности в скрещенных электрическом и магнитном полях в установках УТС может возникнуть частичное упорядочение конвективных ячеек, представляющих собой крупномасштабные вихревые возмущения. Такая корреляция между вихрями обеспечивает аномальный радиальный перенос частиц. Приведено описание конвективной динамики электронов. Получено линейное дисперсионное соотношение для указанных вихревых возмущений, а также конвективно-диффузионное уравнение для упорядоченной структуры конвективных ячеек. Построена пространственная структура таких конвективных ячеек. Радиальные размеры этих конвективных ячеек зависят от их амплитуд и существенно зависят от радиального градиента плотности.

Induced particle transport by applying perturbations of the magnetic field with low poloidal "wave" numbers is studied by means of computer simulations. Reversed-shear operation regime for tokamaks is considered. The dependence of drift rotational angle transform profile on particle energy is calculated. The range of particle energies corresponding to reversed shear profile is defined. The removal of helium test particle from the plasma core to the periphery is demonstrated.

Одержано наближені вирази для інваріантів руху заряджених частинок плазми у стелараторі для двох випадків: для пролітних частинок і для частинок, що завжди залишаються локально захопленими головною фур'є-гармонікою магнітного поля. У цьому випадку використано метод перетворень Лі у неканонічних координатах для гамільтонових систем. Одержані інваріанти описують рух ведучого центра частинки за відсутності зіткнень і їх можна використовувати для знаходження орбіт швидких іонів і запису дрейфово-кінетичного рівняння. Знайдено також вирази для руху частинки по орбіті, що є необхідним для аналізу резонансів швидких іонів із хвилями.

Нову високочастотну теоретичну схему рентгенівської спектроскопії використано у задачі детектування і діагностики параметрів плазми токамака de Fontenau-aux-Roses (TFR). Наведено нові дані параметрів плазми токамака та довжин хвиль переходів у сателітних спектрах He-подібних іонів Ar, Sc, V, які узгоджуються з даними TFR вимірювань.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.631.2

Рубрики:

Стеларатори

Шифр НБУВ: Ж29137 Пошук видання у каталогах НБУВ 

In the l = 3/m = 9 Uragan-3M (U-3M) torsatron with an open helical divertor and RF produced and heated plasmas, effects of H-mode transition on (i) diverted plasma flow (DPF) magnitude in the spacings between the helical coils and (ii) fast ion escape into DPF are studied by using arrays of plane Langmuir probes and electrostatic ion energy analyzers. Data have been obtained on how the amount and energy of lost ions change with transition in several field periods. A strong toroidal nonuniformity in ion loss has been observed. The island structure of the real U-3M magnetic configuration and the locality of RF power injection into the plasma are considered as possible reasons for such nonuniformity.

Вивчено радіальний перенос іонів вольфраму у термоядерній плазмі стеларатора "Вендельштайн 7-Х" з п'ятьма магнітними періодами. Для розв'язання рівнянь ведучого центра для іонів вольфраму числовий код використовує метод Рунге - Кутта 6-го порядку. Кулонівські зіткнення іонів вольфраму змодельовано за допомогою дискретного оператора зіткнень Монте-Карло. Вивчення статистичних властивостей ансамблю тестових частинок грунтується на обчисленні середньоквадратичного відхилення. Показано, що наявність магнітних островів на периферії плазми призводить до збільшення переносу домішок.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.631.3

Рубрики:

Торсатрони

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

У торсатроні "Ураган-3М" у процесі ВЧ-нагрівання спостережено флуктуації густини плазми у вузькій смузі частот поблизу гармонік іонних циклотронних частот. Оцінки хвильових чисел показали, що виконуються умови для збудження короткохвильових мод Бернштейна. Спостережувана кореляція іонної температури зі спектральною шириною гармонік ІХБ, можливо, проілюструвала роль збуджуваних коливань у процесах нагрівання іонів.

The analytical model of the 2D tokamak magnetic field for the test particle simulations is proposed. It is shown how to vary the model parameters to obtain the plasma shape with the different ellipticity and triangularity. The problems of the particle direct losses in tokamak are discussed. The loss cones of the particles are calculated for the different initial radial locations. The minimum trapped particle energy required to escape from the plasma due to the first orbit losses is found numerically for the different ion species.

We discuss some problems related to the physics and dynamic behavior of ultra-cold neutrons (UCNs) in a magnetic trap. First, we present the results of our computer simulations for a permanent-magnet neutron magnetic trap suggested by J. D. Bowman and P. L. Walstrom. We demonstrate how to optimize parameters in order to minimize the "cleaning time" in the trap. Next, we propose using a magnetic trap for UCNs as an ultrasensitive method for measuring the neutron magnetic resonance. We also propose using this method to measure the decoherence time of neutron spins and to measure more accurately the neutron gyromagnetic ratio.

Досліджено спектр альфвенівських коливань у стелараторах. Відкрито альфвенівські моди нового типу - альфвенівські власні моди, викликані дзеркальними гармоніками магнітної конфігурації. Показано істотність впливу тиску плазми на їх властивості. Виведено редуковані лінійні рівняння ідеальної магнітної гідродинаміки (МГД) для вивчення альфвенівських власних мод у стелараторах з великим аспектним відношенням. Дані рівняння враховують ефекти тиску та стисливість плазми. Розроблено числовий код COBRAS, призначений для дослідження МГД континууму. Здійснено розрахунки для одного з розрядів стеларатора "Вендельштайн". Показано, що ефекти стисливості є істотними у низкочастотній частині МГД континууму. Одержано рівняння для неідеальних альфвенівських власних мод, що враховують ефекти скінченності ларморівського радіуса іонів основної плазми, паралельне електричне поле та дисипативні механізми. За допомогою цих рівнянь показано, що у стелараторах лінії "Вендельштайн" можуть збуджуватися кінетичні альфвенівські власні моди, викликані дзеркальними гармоніками магнітної конфігурації. Досліджено дестабілізацію цих мод альфа частинками, які можуть виникати внаслідок реакцій синтезу в реакторі "Геліас".