Plasma formation on the surface of condensed matter under the effect of powerful X-ray pulse

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

In a number of experiments, the surfaces of condensed matter, for example, the electrodes of pulsed power facilities, are exposed to powerful pulsed X-ray radiation with an energy flux density of ~1 TW/cm2. The source of this radiation can be, for example, Z-pinches formed by current compression of multi-wire liners. Under the effect of this radiation, evaporation and plasma formation processes can occur on the surface of the electrodes. This paper provides a theoretical examination of these processes. In the case where the plasma layer thickness is small compared to the characteristic dimensions of the electrodes, plasma formation can be described by one-dimensional equations of magnetohydrodynamics taking radiation transfer into account. One-dimensional calculations performed for the experimental conditions at the Angara-5-1 facility (energy flux density coming from the pinch, ~0.2 TW/cm2, radiation exposure time ~15 ns, electrode material Fe), have shown that the characteristic plasma temperature in this case is ~40 eV, density ~3 mg/cm3, and its expansion speed is ~60 km/s. It is interesting that the magnetic fields in these experiments, which are relatively small (~0.8 MG) and are incapable to lead to plasma formation, restrain the expansion of the plasma with their pressure and affect its characteristic values and expansion speed. The speed obtained in the calculation is somewhat less than that measured experimentally using an X-ray electron- optical converter (~90 km/s), that may be due to not one dimensional turbulent plasma expansion or due to experimental errors.

Sobre autores

S. Garanin

Russian Federal Nuclear Center—All-Russian Research Institute of Experimental Physics

Autor responsável pela correspondência
Email: SFGaranin@vniief.ru
Rússia, Sarov, Nizhny Novgorod oblast, 60719

E. Kravets

Russian Federal Nuclear Center—All-Russian Research Institute of Experimental Physics

Email: EMKravets@vniief.ru
Rússia, Sarov, Nizhny Novgorod oblast, 60719

G. Ivanova

Russian Federal Nuclear Center—All-Russian Research Institute of Experimental Physics

Email: SFGaranin@vniief.ru
Rússia, Sarov, Nizhny Novgorod oblast, 60719

Bibliografia

  1. Айвазов И.К., Вихарев В.Д., Волков Г.С., Никандров Л.Б., Смирнов В.П., Царфин В.Я. // Физика плазмы. 1988. Т. 14. № 2. С. 197.
  2. Spielman R.B., Deeney C., Chandler G.A., Douglas M.R., Fehl D.L., Matzen M.K., McDaniel D.H., Nash T.J., Porter J.L., Sanford T.W.L., Seamen J.F., Stygar W.A., Struve K.W., Breeze S.P., McGurn J.S., Torres J.A., Zagar D.M., Gilliland T.L., Jobe D.O., McKenney J.L., Mock R.C., Vargas M., Wagoner T. // Phys. Plasmas. 1998. V. 5. № 5. P. 2105.
  3. Александров В.В., Браницкий А.В., Волков Г.С., Грабовский Е.В., Зурин М.В., Недосеев С.Л., Олейник Г.М., Самохин А.А., Сасоров П.В., Смирнов В.П., Федулов М.В., Фролов И.Н. // Физика плазмы. 2001. Т. 27. № 1. С. 99.
  4. Lebedev S.V., Beg F.N., Bland S.N., Chittenden J.P., Dangor A.E., Haines M.G., Kwek K.H., Pikuz S.A., Shelkovenko T.A. // Phys. Plasmas. 2001. V. 8. № 8. P. 3734.
  5. Alexandrov V.V., Frolov I.N., Fedulov M.V., Grabovsky E.V., Mitrofanov K.N., Nedoseev S.L., Oleinik G.M., Porofeev I.Yu., Samokhin A.A., Sasorov P.V., Smirnov V.P., Volkov G.S., Zurin M.V., Zukakishvili G.G. // IEEE Trans. on Plasma Sci. 2002. V. 30. № 2. P. 559.
  6. Cuneo M.E., Waisman E.M., Lebedev S.V., Chittenden J.P., Stygar W.A., Chandler G.A., Vesey R.A., Yu E.P., Nash T.J., Bliss D.E., Sarkisov G.S., Wagoner T.C., Bennett G.R., Sinars D.B., Porter J.L., Simpson W.W., Ruggles L.E., Wenger D.F., Garasi C.J., Oliver B.V., Aragon R.A., Fowler W.E., Hettrick M.C., Idzorek G.C., Johnson D., Keller K., Lazier S.E., McGurn J.S., Mehlhorn T.A., Moore T., Nielsen D.S., Pyle J., Speas S., Struve K.W., Torres J.A. // Phys. Rev. E. 2005. V. 71. № 4. P. 046406.
  7. Yu E.P., Oliver B.V., Sinars D.B., Mehlhorn T.A., Cuneo M.E., Sasorov P.V., Haines M.G., Lebedev S.V. // Phys. Plasmas. 2007. V. 14. № 2. P. 022705.
  8. Repin P.B., Rep’ev A.G., Orlov A.P., Repin B.G., Pokrovskiy V.S. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2018. V. 46. № 10. P. 3463.
  9. Завьялов Н.В., Гордеев В.С., Гришин А.В., Репин П.Б., Репьев А.Г., Орлов А.П., Репин Б.Г., Мозговой А.Л., Глушков С.Л., Пучагин С.Ю., Страбыкин К.В. Проблемы физики высоких плотностей энергии // Труды Международной конференции “XVIII Харитоновские тематические научные чтения”. Саров, 2016. РФЯЦ–ВНИИЭФ, 2017. С. 115.
  10. Garanin S.F., Ivanova G.G., Karmishin D.V., Sofronov V.N. // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 2005. V. 46. № 2. P. 153.
  11. Awe T.J., Bauer B.S., Fuelling S., Siemon R.E. // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. No. 3. P. 035001.
  12. Garanin S.F., Kuznetsov S.D., Atchison W.L., Reinovsky R.E., Awe T.J., Bauer B.S., Fuelling S., Lindemuth I.R., Siemon R.E. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2010. V. 38. № 8. P. 1815.
  13. Александров В.В., Грабовский Е.В., Лаухин Я.Н., Митрофанов К.Н., Олейник Г.М., Предкова Е.И., Решетняк О.Б., Ткаченко С.И. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. № 2. С. 121.
  14. Гаврилов Н.Ф., Иванова Г.Г., Селин В.И., Софронов В.Н. // ВАНТ. Сер.: Методики и программы. 1982. № 3(4). С. 11.
  15. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966.
  16. Bujko A.M., Garanin S.F., Demidov V.A., Kostjukov V.N., Kuzjaev A.I., Kulagin A.A., Mamyshev V.I., Mokhov V.N., Petrukhin A.A., Piskarev P.N., Protasov M.S., Chernyshev V.K., Shvetsov V.A., Yakubov V.B. // Megagauss Fields and Pulsed Power Systems / Ed. by V.M. Titov and G.A. Shvetsov. New York: Nova Science Publishers, 1990. P. 743.
  17. Гаранин С.Ф., Кравец Е.М. // ЖЭТФ. 2012. Т. 142. № 5. С. 1052.
  18. Гаранин С.Ф. Физические процессы в системах МАГО-MTF. Саров: РФЯЦ–ВНИИЭФ, 2012.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».