УДК 537.6 (06) Мощная импульсная электрофизика А.А. ШВЕДОВ Научный руководитель – Г.И. ДОЛГАЧЕВ, д.ф.-м.н. ФГУ РНЦ «Курчатовский институт» Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» ДИНАМИКА ЗАПОЛНЕНИЯ ПЛАЗМОЙ ЗАЗОРА ПЛАЗМЕННОГО ПРЕРЫВАТЕЛЯ ТОКА (ППТ) ПОПЕРЕК СИЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ Известно, что ППТ в эрозионном режиме в сравнении с МГД- и ЭМГ- режимами позволяет получить одновременное увеличение энергетики и напряжения. Его единственный недостаток – низкие величины погонных (по длине окружности наружного электрода ППТ) плотностей переносимых через ППТ заряда (qпог≈5мКл/см) и тока (jпог≈5кА/см) [1]. Именно эти величины определяют диаметр ППТ и при токах в десятки МА делают его технически не реализуемым. Для ППТ в МГД - ЭМГ режимов qпог.ЭMГ≈20мКл/см и jпог.ЭMГ≈20 кА/см. Повышение qпог и jпог для эрозионного ППТ во внешнем магнитном поле - актуальная задача программы «Байкал». Эффективная работа эрозионного ППТ во внешнем магнитном поле требует выполнения условий на концентрацию плазмы n≤1014cм-3 и величину внешнего поля Вz≈3Всобственное поле тока =30.2I/R=30.22πjпог=3.8jпог ≈3.8qпог/τ (здесь I – амплитуда тока ППТ, R – радиус наружного электрода ППТ, τ≈1мкс – длительность импульса тока). Т.е. увеличение qпог в (4-5) раз за счет соответствующего уменьшения диаметра ППТ требует увеличение длины ППТ до ~50см для выполнения условия на n и внешнего магнитного поля до ~60 кГс – для выполнения условия на ВZ . Цель работы – решение первого этапа задачи снижения диаметра ППТ, а именно, определение возможности заполнения зазора ППТ плазмой поперек внешнего магнитного поля напряженностью до 60 кГс и изучение зависимости динамики плазмы от величины этого поля. Эксперименты по изучению динамики заполнения зазора ППТ поперек магнитного поля проводились на макете (рис.1). В максимуме магнитного поля в зазоре ППТ через общий разрядник включалось питание плазменных пушек и анода ППТ. С помощью 3-х кадровой ЭОП – фотографии с экспозицией 50 нс (использовались сборки из двух последовательных ЭОП ЭП-15 с коэффициентом преобразования ~104 и регистрацией на CCD камеру) определялись компоненты скорости распространения фронта свечения плазмы. Рис. 2 - типичные результаты эксперимента. Появление свечения на ЭОП - фотографиях на разных участках меж-электродного зазора ППТ в момент времени, определяемый задержкой запуска ЭОП относительно пушек позволяло оценить радиальную и продольную компоненты скорости распространения свечения. Азимутальная компонента скорости свечения определялась силой I×BZ, где I – ток Рис. 1. А. Схема эксперимента:1 – Рис. 2. Слева осциллограммы: Iп изолятор анода, 2 – вакуумная ка- тока пушек (4 кА/дел), Iа.б. – мера, 3 – корпус катода, 4 – витки тока анодной батареи (4 кА/дел), соленоида (1400 мкФ, 4,5 кВ), 5 – tз – время задержки Iа.б. относиплазменные пушки (4 шт 0,8 мкФ, тельно Iп при их одновременном 25 кВ), 6 – анод (0,4 мкФ, 25 кВ), 7 – включении, запуск ЭОП (отн. распределение магнитного поля ед.). Развертка – 1мкс/дел. соленоида, 8 – зеркало, 9 – окно, 10 Справа - соответствующие ЭОП – ЭОП. – фотографии для 3-ех значений Б. Расчетное распределение магнит- магнитного поля. ного поля соленоида (достаточно хорошо совпадает с экспериментально измеренным распределением). анодной батареи, текущий по плазменному каналу одной пушки, и оценивалась по задержке запуска ЭОП относительно начала тока анодной батареи. На рис. 3 приведены зависимости скоростей от величины В Z. УДК 537.6 (06) Мощная импульсная электрофизика 0,1 мкс 0,4 мкс 3,6 мкс Рис. 3 Зависимости V(см/мкс) от Рис. 4. Эопограммы свечения зазоВZ(кГс): Vрад.зам радиального замы- ра ППТ в сильном поле (B=60кГс) кания ППТ, Vпрод, Vрад., Vазимут – при разных задержках запуска продольного, радиального и ази- ЭОП относительно начала тока мутального движения свечения. анодной батареи. Продемонстрированная возможность замыкания зазора ППТ плазмой поперек ВZ =60 кГс (рис. 4). Высокая скорость азимутального «размазывания» плазмы в сильном ВZ позволяет сформулировать новый подход к решению проблемы предымпульса в программе «Байкал».