МАГНИТОЛ ПАЗМЕННЫЙ КОМПРЕССОР

МАГНИТОЛ ПАЗМЕННЫЙ КОМПРЕССОР

(MПК) - плазмодинамич. система, предназначенная для реализации квазистационарных течений плазмы, сопровождающихся её сильным сжатием под действием сил инерции и собственного магн. поля. Основу МПК образуют два коаксиальных электрода (рис.), внутренний из к-рых имеет сужающуюся, близкую к конической, поверхность.

Схема магнитоплаз-менного компрессора (в разрезе): 1- внутренний электрод; 2- внешний электрод; 3- элементарная трубка плазменного потока; 4 - область компрессии; 5 - источник питания; 6 - дивертор-ный канал, предотвращающий попадание примесей в область компрессии.

Между электродами течёт ток разряда, создающий магн. поле; под действием возникающей силы Ампера плазма разгоняется вдоль канала. На выходе МПК поток сходится к оси, где возникает область компрессии с высокими плотностью и темп-рой. Формированию области компрессии способствуют т. н. токи выноса, текущие в выходящей плазменной струе. Теория течений в МПК [1] в случае идеальной плазмы строится след, образом. Разбив плазменный поток между электродами на систему тонких коаксиальных потоков, можно для каждого из них записать три закона сохранения:

Здесь r = r(z) - ср. радиус трубки, f(z) - её ширина, r и v- плотность и скорость плазмы, i(r) - энтальпия плазмы, характеризующая её тепловую энергию, H(z).- напряжённость магн. поля. Ур-ние ( а )выражает закон сохранения массы, ( б)- характеризует вмороженностъ магнитного поля в плазму, (в) - ур-ние типа Бернулли уравнения для установившегося течения несжимаемой идеальной жидкости. Если на входе в канал скорость потока и тепловая энергия малы, то (v _А - альвеновская скорость), т. е. на входе в канал энергия потока сосредоточена преим. в магн. поле. Если радиус трубки потока , то можно реализовать т. н. компрессионный режим течения, при к-ром скорость будет изменяться мало, а магн. энергия будет переходить преим. в тепловую, т. е.Отсюда следует, что максимально достижимые плотность и темп-pa равны:

Здесь g - показатель адиабаты,

Внешне процессы, происходящие в окрестности области компрессии, напоминают процессы в Z-пинче (см. Панч-эффект), но развёрнутые не во времени, а в пространстве.

Разряды в МПК могут быть в газах (водороде, воздухе и др.), а также на продуктах эрозии диэлектрика, разделяющего электроды. При разрядных токах ~300 к А на водороде получены степени сжатия Рмакс/Po ~ 50, а на воздухе ~400 [2]. Эрозионные МПК исследуются как возможные мощные источники излучения [3].

Лит.: 1) Mорозов А. И., О стационарных течениях плазмы, сопровождающихся её сжатием, "ЖТФ", 1967, т. 37, № 12, с. 2147; 2) Виноградова А. К., Морозов А. И., Стационарные компрессионные течения, в кн.: Физика и применение плазменных ускорителей, Минск, 1974; 3) Камруков А. С., Козлов H. П., Протасов Ю. С., Генераторы лазерного и мощного теплового излучения на основе сильноточных плазмодинамических разрядов, в кн.: Плазменные ускорители и ионные инжекторы, M., 1984. А. И. Морозов.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.