В работе исследована эволюция пылинок из различных материалов, используемых в термоядерных энергетических установках, построена модель для описания пылеобразования. В модели учитывались термохимические, электрические и другие свойства материалов стенок термоядерного реактора. Показано, что доминирующим процессом, приводящим к уменьшению массы пылинки, является термическое испарение, которое определяется давлением насыщенного пара при температуре теплового равновесия. Получены оценки времени жизни пылинок из разных материалов в зависимости от параметров плазмы. Представленные результаты могут быть полезны для оценки длины проникновения пылевых частиц в глубину реактора. Показана разница в динамике частиц из легких и тяжелых элементов. Из рассмотренных четырех эле-ментов (Be, Ni, Mo и W), пылинки из никеля демонстрируют наиболее высокую прони-кающую способность из-за длительного времени жизни и умеренного веса.
In this work the evolution of dust particles from various materials used in fusion power devices is investigated. A model for describing dust formation is constructed, and estimates of the dust lifetimes in the edge fusion plasma are obtained. The model is taken into account thermochem-ical, electrical and other properties of materials. It is shown that the dominant process of re-ducing the dust mass is thermal evaporation, which depends on the pressure of saturated vapor at a temperature of thermal equilibrium. Estimates of the dust lifetime from different materials depending on the plasma parameters are obtained. The presented results can be useful for estimating the length of the dust penetration into the depth of the fusion reactor. The difference in the dynamics of particles from light and heavy elements is shown. Of the four elements examined (Be, Ni, Mo, and W), nickel exhibits the highest mobility due to its long life and mod-erate weight.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 43807689
В работе исследовано влияние материала пылинки на ее нагрев и испарение, проведены оценки времени жизни пылевых частиц. Построена модель, учитывающая термохимические, электрические и другие свойства материалов. Показано, что доминирующим процессом, приводящим к уменьшению массы пылинки, является термическое испарение, которое зависит от давления насыщенного пара при температуре теплового равновесия. Получены оценки времени жизни пылинок из разных материалов в зависимости от параметров плазмы. Представленные результаты могут использоваться для оценки глубины проникновения пылевых частиц реактора. Показана разница в динамике частиц из легких и тяжелых материалов. Из рассмотренных материалов никель из-за более длительного времени жизни и умеренного веса демонстрирует наиболее высокую подвижность и спо-собность проникать вглубь реактора.
Список литературы
- Brooks N. H., Petersen P., and the DIII-D Group // J. Nucl. Mater. 1987. Vol. 145–147. P. 770.
- Winter J., Gebauer G. // J. Nucl. Mater. 1999. Vol. 266-269. P. 228.
- Cecchi J. L., Bell M. G., Bitter M. et al. // J. Nucl. Mater. 1984. Vol. 128-129. P. 1.
- Winter J. // Physics of Plasmas. 2000. Vol. 7. P. 3862.
- Pigarov A. Yu., Krasheninnikov S. I. et al. // Physics of Plasmas. 2005. Vol. 12. P. 122508.
- Tsytovich V. N., Winter J. // Physics Uspekhi. 1998. Vol. 41. P. 815.
- Federici G., Skinner C. H., Brooks J. N., Coad J. P., Grisolia C., Haasz A. A., Hassanein A., Philipps V., Pitcher C. S., Roth J., Wampler W. R., Whyte D. G. // Nucl. Fusion. 2001. Vol. 41. P. 1967.
- Winter J. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2004. Vol. 46. P. B583.
- Ohkawa T. // Kakuyugo Kenkyu. 1977. Vol. 37. P. 117.
- Goodall D. H. J. // J. Nucl. Mater. 1982. Vol. 111–112. P. 11.
- Hino T., Yoshida H., Yamauchi Y., Hirohata Y., Nakamura K., Akiba M. // Fusion Eng. Des. 2002. Vol. 61–62. P. 605.
- Winter J. // Plasma Phys. Control. Fusion. 1998. Vol. 40. P. 1201.
- Sharpe J. P., Rohde V. // J. Nucl. Mater. 2003. Vol. 313-316. P. 455.
- Smirnov R. D., Tomita Y., Takizuka T., Takaya-ma A., Chutov Yu. // Contr. Plasma Phys. 2004. Vol. 44. P. 150.
- Krasheninnikov S. I., Tomita Y., Smirnov R. D., Janev R. K. // Phys. Plasmas 2004. Vol. 11. P. 3141.
- Pigarov A. Yu., Smirnov R. D., Krasheninnikov S. I., Rognlien T. D., Rosenberg M., Soboleva T. K. // J. Nucl. Mater. 2007. Vol. 363-365. P. 216.
- Roquemore A. L., Davis W., Kaita R., Skinner C. H., Maqueda R., Nishino N. // Rev. Sci. Instrum. 2006. Vol. 77. P. 10E526.
- Tanaka Y., Pigarov A. Yu., Smirnov R. D., Krasheninnikov S. I., Ohno N., Uesugi Y. // Phys. Plasmas. 2007. Vol. 14. P. 052504.
- Ratynskaia S. et al. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2011. Vol. 53. P. 074009.
- Marek R., Straub J. // Int. J. Heat. Mass Transfer. 2001. Vol. 44. P. 39.
- Haynes W. M. Handbook of Chemistry and Physics 94th edn. – Boca Raton, FL: CRC, 2013.
- Plante E., Sessoms A. // J. Res. Natl Bur. Stand. 1973. Vol. 77A. P. 237.
- Kodanova S. K., Bastykova N. Kh., Ramazanov T. S., Maiorov S. A. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2016. Vol. 44. P. 525.
- Kodanova S. K., Bastykova N. Kh., Ramazanov T. S., Nigmetova G. N., Maiorov S. A. // IEEE Transac-tions on Plasma Science. 2018.Vol. 46. P. 832.
- Kodanova S. K., Bastykova N. Kh., Ramazanov T. S., Nigmetova G. N., Maiorov S. A., Moldabekov Zh. A. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2019. Vol. 47. P. 3052.
- N. H. Brooks, P. Petersen, and the DIII-D Group, J. Nucl. Mater. 145–147, 770 (1987).
- J. Winter and G. Gebauer, J. Nucl. Mater. 266–269, 228 (1999).
- J. L. Cecchi, M. G. Bell, M. Bitter, et al., J. Nucl. Mater. 128–129, 1 (1984).
- J. Winter, Physics of Plasmas 7, 3862 (2000).
- A. Yu. Pigarov, S. I. Krasheninnikov, et al., Physics of Plasmas 12, 122508 (2005).
- V. N. Tsytovich and J. Winter, Physics Uspekhi. 41, 815 (1998).
- G. Federici, C. H. Skinner, J. N. Brooks, J. P. Coad, C. Grisolia, A. A. Haasz, A. Hassanein, V. Philipps, C. S. Pitcher, J. Roth, W. R. Wampler, and D. G. Whyte, Nucl. Fusion. 41, 1967 (2001).
- J. Winter, Plasma Phys. Control. Fusion. 46, B583 (2004).
- T. Ohkawa, Kakuyugo Kenkyu. 37, 117 (1977).
- D. H. J. Goodall, J. Nucl. Mater. 111–112, 11 (1982).
- T. Hino, H. Yoshida, Y. Yamauchi, Y. Hirohata, K. Nakamura, and M. Akiba, Fusion Eng. Des. 61–62, 605 (2002).
- J. Winter, Plasma Phys. Control. Fusion. 40, 1201 (1998).
- J. P. Sharpe and V. Rohde, J. Nucl. Mater. 313–316, 455 (2003).
- R. D. Smirnov, Y. Tomita, T. Takizuka, A. Takayama, and Yu. Chutov, Contr. Plasma Phys. Vol. 44, 150 (2004).
- S. I. Krasheninnikov, Y. Tomita, R. D. Smirnov, and R. K. Janev, Phys. Plasmas 11, 3141 (2004).
- A. Yu. Pigarov, R. D. Smirnov, S. I. Krasheninnikov, T. D. Rognlien, M. Rosenberg, and T. K. Soboleva, J. Nucl. Mater. 363–365, 216 (2007).
- A. L. Roquemore, W. Davis, R. Kaita, C. H. Skinner, R. Maqueda, and N. Nishino, Rev. Sci. Instrum. 77, 10E526 (2006).
- Y. Tanaka, A. Yu. Pigarov, R. D. Smirnov, S. I. Krasheninnikov, N. Ohno, and Y. Uesugi, Phys. Plasmas. 14, 052504 (2007).
- S. Ratynskaia, and et al., Plasma Phys. Control. Fusion. 53, 074009 (2011).
- R. Marek and J. Straub, Int. J. Heat. Mass Transfer 44, 39 (2001).
- W. M. Haynes, Handbook of Chemistry and Physics 94th edn. (Boca Raton, FL:CRC, 2013).
- E. Plante and A. Sessoms, J. Res. Natl Bur. Stand. 77A, 237 (1973).
- S. K. Kodanova, N. Kh. Bastykova, T. S. Ramazanov, and S. A. Maiorov, IEEE Transactions on Plasma Science. 44, 525 (2016).
- S. K. Kodanova, N. Kh. Bastykova, T. S. Ramazanov, G. N. Nigmetova, and S. A. Maiorov, IEEE Transactions on Plasma Science. 46, 832 (2018).
- S. K. Kodanova, N. Kh. Bastykova, T. S. Ramazanov, G. N. Nigmetova, S. A. Maiorov, and Zh. A. Moldabekov, IEEE Transactions on Plasma Science. 47, 3052 (2019).
Выпуск

ОБЩАЯ ФИЗИКА
Сарычев В. Д., Невский С. А., Кузнецов М. А., Солодский С. А., Ильященко Д. П., Верхотурова Е. В. Неустойчивость Кельвина-Гельмгольца и магнитно-гидродинамическая неустойчивость цилиндрического столба 5
Крылов В. И., Иванова Г. Д., Егоршин И. Н. Влияние конечного размера наночастиц на их пространственное распределение в жидкости в однородном световом поле 11
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Балмашнов А. А., Бутко Н. Б., Калашников А. В., Степин В. П., Степина С. П., Умнов А. М. Инжектор плазменного потока на основе открытого коаксиального СВЧ резонатора 17
Бастыкова Н. Х., Голятина Р. И., Коданова С. К., Рамазанов Т. С., Майоров С. А. Исследование эволюции пылинок из Be, Ni, Mo и W в термоядерном реакторе 21
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Куликов В. Б., Маслов Д. В., Сабиров А. Р., Барабанов А. Б., Кацавец Н. И., Чалый В. П., Шуков И. В. Фотоприёмное устройство на основе матрицы nBn фотодиодов, чувствительных в спектральном диапазоне 3–5 мкм 27
Мирофянченко А. Е., Мирофянченко Е. В., Лаврентьев Н. А., Попов В. С. Пассивация фоточувствительных элементов InSb (100) анодным окислением в растворе сульфида натрия с предварительным сульфидированием поверхности 33
Тургунов Н. А., Беркинов Э. Х., Мамажонова Д. Х. влияние термической обработки кремния, легированного никелем, на его электрические свойства 40
Средин В. Г., Сахаров М. В., Запонов А. Э., Конради Д. С., Кузнецов И. В., Глазунов В. А., Серяков Ю. Д. Моделирование воздействия импульсного лазерного излучения на матричный двухдиапазонный CdxHg1-xTe фотоприемник в программном пакете суперкомпьютерного моделирования ЛОГОС 46
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Калмыков Р. М., Кармоков А. М., Шомахов З. В., Кармокова Р. Ю. Влияние примеси CdSe на температурные зависимости термоэлектрических свойств сплавов PbTe 52
Фомин А. И., Панькин Н. А. Рентгенографическое исследование поверхности после восстановления электроконтакт-ной приваркой ленты 57
Гаджимагомедов С. Х., Муслимов А. Э. Влияние вакуумного отжига на электрические свойства кристаллов 6H-SiC 63
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Гавриш С. В., Кугушев Д. Н., Пугачев Д. Ю., Пучнина С. В., Шашковский С. Г. Повышение удельной мощности импульсных ксеноновых газоразрядных ламп 69
Гибин И. С., Котляр П. Е. Матричный оптико-акустический приемник ТГц излучения с нанооптоэлектромеханическими элементами на основе перфорированного SLG графена 76
Лебёдкин И. Ф., Молотков А. А., Третьякова О. Н. Разработка промышленной технологии селективного лазерного плавления 83
Смирнов А. В., Кочаков В. Д. Влияние погодных факторов на работу солнечной электростанции на тонкопленочных фотоэлектрических модулях 90
Другие статьи выпуска
Представлены результаты рентгенографического исследования стали 20Х после модификации её поверхности электроконтактной приваркой ленты из стали 50ХФА. Приведены данные о фазовом составе и параметрах рентгеновских дифракционных линий (ширине и интегральной интенсивности). Они свидетельствуют о пространственной неравновесности процесса электроконтактной приварки, проявляющейся в изменениях напряженного состояния и параметрах субструктуры. Фазовый состав модифицированной поверхности представлен двумя кристаллографическими фазами: – Fe и – Fe.
В работе проведены исследования влияния структурных и фазовых изменений на температурные зависимости термоэлектрических свойств сплавов на основе PbTe, содержащих CdSe различных мольных концентраций. Исследования показали, что при минимальном значении параметра решетки образующихся новых фаз в матрице PbTe (при концентрации примеси 0,5 мол. %) имеют минимальное значение удельная электропроводность и коэффициент термо-ЭДС. Дальнейшее увеличение концентрации добавляемой примеси приводит к увеличению этих параметров.
Для анализа закономерностей эволюции тепловых полей в двухдиапазонном CdxHg1-xTe матричном фотоприемнике при воздействии на него интенсивного лазерного излучения построена имитационная модель, разработанная в пакете программ инженерного анализа и суперкомпьютерного моделирования ЛОГОС. Приводятся результаты вычислительных экспериментов, полученных с её использованием, и их анализ.
В работе рассмотрено влияние термической обработки, при температурах T = 573–1073 К, на электрические свойства монокристаллов кремния, содержащих микровключения примесных атомов никеля. Изучено влияние термической обработки на удельное сопротивление монокристаллов кремния, легированного никелем. С помощью электронно-зондового микроанализа получены изображения примесных микровключений никеля до и после воздействия термической обработки.
Исследованы C-V характеристики МДП-структур, изготовленных на основе антимонида индия и диэлектрического покрытия, полученного методом анодного окисления в растворе Na2S в двухстадийном режиме. Сформированное покрытие обладает высоким качеством с низкой плотностью быстрых и медленных поверхностных состояний. Рассчитанные значения Dit и NF составили 21011 см-2 эВ-1 и 9,21010 см-2, соответственно. Изучена зависимость величины гистерезиса от напряжения. Проведение предварительного сульфидирования в растворе (NH4)2S – этиленгликоль позволило значительно уменьшить величину гистерезиса и на 25 % снизить плотность состояний на границе раздела. Значение среднеарифметической шероховатости, Ra, после анодирования увеличилось с 0,6 нм до 0,9 нм, но при этом предварительное сульфидирование не оказывает существенного влияния на данный параметр. Сформированное диэлектрическое покрытие обладает достаточной сплошностью пленки для ее применения в качестве пассивирующего покрытия фоточувствительных элементов (ФЧЭ) InSb.
Представлены результаты разработки матричного фотоприёмного устройства (ФПУ) с фотоприёмником на основе nBn фотодиодов, обладающих чувствительностью в спектральном диапазоне 3–5 мкм. Структуры для изготовления nBn фотодиодов с активным слоем InAs1-хSbх и барьерным слоем AlAs1-ySby выращивались методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложках GaSb. Матричный фотоприёмник имел формат 640512 элементов с шагом 20 мкм. Показано, что разработанное ФПУ может обеспечивать достижение требуемых пороговых характеристик чувствительности при повышенных рабочих температурах. Достигнутое значение эквивалентной шуму разности температур составило около 0,02 К при температуре фотоприёмника не ниже 130 К.
Установлена возможность применения открытого коаксиального СВЧ-резонатора, как элемента инжектора потока плазмы с ускоренными ионами. Представлены схема плазменного инжектора, состоящего из открытого коаксиального резонатора и дополнительного кольцевого электрода, а также характерные зависимости спектров энергии ионной компоненты плазмы от потенциала на кольцевом электроде для фиксированных значений массового расхода газа (аргон) и вводимой в резонатор СВЧ-мощности.
Рассмотрена задача осаждения наночастиц в жидкости под действием сил светового давления. Определена зависимость концентрации наночастиц в жидкости от координаты, вдоль которой на частицы действует постоянная сила. Результат получен с учетом отталкивания наночастиц без учета их притяжения друг к другу. Показано, что найденная зависимость может существенно отличаться от полученной в рамках модели идеального газа наночастиц.
В данной работе рассмотрено совместное воздействие неустойчивости Кельвина-Гельмгольца и магнитно-гидродинамической неустойчивости на цилиндрический столб расплавленного металла, а также формирование и отрыв жидкой капли от него в зависимости от времени. Метод определения неустойчивости поверхности цилиндрического столба жидкости с плотностью и динамической вязкостью окруженного газовой средой. Целью настоящей работы является определение входных параметров, при которых реализуется микрометровый диапазон длин волн возмущений. Определены условия возникновение и развитие на поверхности жидкого металла тонких жидких прослоек с поверхностно-периодическим рельефом (микроволны) микро- и нанометрового диапазона, возникающего при подаче металлических проволок в зону гетерогенной плазмы электрической дуги в условиях действия неустойчивостей Кельвина-Гельмгольца. Установлено, что для силы тока 100 А и для 300 А сила Лоренца не оказывает никакого влияния на гидродинамику неустойчивости. При скоростях 6 м/с поверхность устойчива и тока 300 А недостаточно для формирования неустойчивости. Для развития МГД неустойчивости необходимы силы тока порядка 1000 А. Определено, что основную роль в разрушении струи на капли играет – возмущение коэффициента поверхностного натяжения, т. е. термокапиллярный эффект.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400