Научная статья на тему 'Некоторые особенности и различия токовых слоев, формируемых в 2D и 3D магнитных конфигурациях'

Некоторые особенности и различия токовых слоев, формируемых в 2D и 3D магнитных конфигурациях Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
26
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Некоторые особенности и различия токовых слоев, формируемых в 2D и 3D магнитных конфигурациях»

МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ

ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ

ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Некоторые особенности и различия токовых слоев, формируемых в 2D и 3D магнитных конфигурациях

Харлачев Д.Е., Кирий Н.П., Франк А.Г.

Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», Москва Е-mail: harlachdanila@gmail. com

Эксперименты, проводимые в лаборатории, помогают в изучении и понимании физики космической плазмы, при этом без существенных трудностей, которые имеются при использовании космических аппаратов. Лабораторные эксперименты проводятся в хорошо контролируемых условиях с применением современных методов диагностики плазмы, позволяют моделировать и изучать такие явления, как солнечные и звёздные вспышки, суббури в магнитосфере Земли и других планет, неустойчивости срыва в плазме токомаков. Эти явления связаны с токовыми слоями в плазме и магнитным пересоединением в них [1]. Токовые слои, формируемые в двумерной и трёхмерной магнитных конфигурациях, существенно отличаются между собой. В реальных объектах в космосе и в установках для создания и удержания плазмы магнитные поля, как правило, являются трехмерными (3D). В частности, такие эксперименты по изучению динамики токовых слоев и магнитного пересоединения проводятся в ИОФ РАН при помощи установки

Рис. 1. Схема экспериментальной установки ТС-3D (ИОФ РАН).

Была изучена динамика нейтральной компоненты плазмы токового слоя, сформированного в 2D и 3D магнитных

DOI: 10.24412/cl-35673-2022-1-116-118

TC-3D [2].

v

j-Th JL

ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ

-------------1Е НЕДЕЛИ»

18-20 октября 2022 г

конфигурациях, при разряде в гелии. Измерены уширения спектральной линии атомов гелия I 5876 А, излучаемой плазмой токового слоя, сформированного в 2D и 3D магнитных конфигурациях. С помощью отработаннной методики были определены температура и энергия направленного движения атомов гелия, и получены зависимости этих величин от времени, представленные на рис. 2, что позволило изучить некоторые различия в токовых слоях, сформированных в разных магнитных конфигурациях. Там же показаны зависимости плотности электронов в центре токового слоя = ОД и на краях слоя = ОД, полученные в работе [3].

Рис. 2. Эволюция во времени температуры Та и энергии направленного движения атомов гелия Wх, а также концентрации электронов в центральной области токового слоя и на его краях Условия эксперимента: JZmax = 45 кА, h = 0.5 кГс/см; р = 320 мТорр, (а) В2 = 0; (б) В2 = 2.9 кГс.

Таким образом, было обнаружено, что в 2D магнитной конфигурации уширение линии Не I 5876 А, измеренное в х-направлении, больше уширения той же линии в 2-направлении в ~7 раз. В трехмерной магнитной конфигурации разница между уширениями ~1.2 раза. В 2D магнитной конфигурации энергия направленного движения атомов гелия в процессе эволюции токового слоя быстро увеличивается и к моменту времени t ~ 3.2 мкс достигает величины Wx ~ 480 ± 120 эВ, что в 20 раз превосходит температуру атомов гелия в этот же момент времени, Та ~ 20 ± 2 эВ. При формировании токового слоя в трехмерной магнитной конфигурации направленного движения атомов гелия не наблюдается.

SoVbTv™ ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

1. Syrovatskii S.I. Annu. Rev. Astron. Astrophys, 1981, 19, 163-229.

2. Франк А.Г. УФН, 2010, 180, 982-988.

3. Кирий Н.П., Франк А.Г. Физика плазмы, 2022. В печати.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.